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血液の中には、細胞から離れて漂う小さなDNAの断片がわずかに含まれています。これをセルフリーDNA（cell-free DNA、cfDNA）といいます。健康な人にも存在するありふれた物質ですが、この断片の中には、がん細胞から出たctDNAや、妊娠中に胎盤から出たcffDNA（胎児由来セルフリーDNA）など、由来のはっきりした「情報を持つ断片」が混じっています。cfDNA・ctDNA・cffDNA──よく似た3つの言葉は、どれも同じ「セルフリーDNA」の仲間ですが、由来と使われ方が異なります。この記事では、これらの用語の意味と違いを、遺伝専門医の視点で整理して解説します。NIPT（新型出生前診断）やがんのリキッドバイオプシーといった具体的な検査の中身は、それぞれの専門ページへご案内します。
Q. セルフリーDNA（cfDNA）とは何ですか？まず結論だけ知りたいです
A. セルフリーDNA（cfDNA）とは、細胞が死ぬなどして壊れたときに、血液などの体液中へ放出される、細胞の外を漂う短いDNA断片のことです。健康な人の血液にも微量に存在し、多くは血球系（造血系）の細胞に由来します。がん・妊娠・組織の損傷などがあると、その量が増えます。cfDNAは総称で、その中でもがん細胞由来のものをctDNA、胎児（正確には胎盤）由来のものをcffDNAと呼び分けます。採血だけで体内の情報を調べられるため、がんのリキッドバイオプシーやNIPT（新型出生前診断）に応用されています。
- ➤cfDNA（総称） → 細胞死などで血中に放出された、細胞外を漂うDNA断片。健常者にも微量に存在する
- ➤ctDNA → cfDNAのうち、がん細胞に由来するもの（circulating tumor DNA）
- ➤cffDNA → cfDNAのうち、胎児＝正確には胎盤（栄養膜）に由来するもの（cell-free fetal DNA）
- ➤大きさに個性 → 主要な断片は約166塩基対。胎盤由来は約143塩基対を主要ピークとし、腫瘍由来も正常由来より短い断片が増える傾向
- ➤応用 → cffDNAはNIPTに、ctDNAはがんのリキッドバイオプシーに使われる（各専門ページへ）
🧬 セルフリーDNA（cfDNA）の基本情報
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 読み方・別名 | セルフリーDNA／cfDNA（cell-free DNA、細胞外遊離DNA、無細胞DNA） |
| 定義 | 細胞死などに伴い、血液などの体液中へ放出された細胞外を漂うDNA断片 |
| 主な由来 | 健常時は主に血球系（造血系）細胞のアポトーシス（プログラムされた細胞死）・ネクローシス（傷害による細胞死） |
| 断片の長さ | 主要ピークは約166塩基対（ヌクレオソーム由来）。胎盤由来は約143塩基対を主要ピークとし、腫瘍由来も正常由来より短い断片が増える傾向[3] |
| 血中での寿命 | 短い（胎児cfDNAで半減期は平均約16分[2]） |
| 主な下位分類 | ctDNA（がん由来）／cffDNA（胎児＝胎盤由来） |
| 医療との関わり | がんのリキッドバイオプシー（ctDNA）、NIPT・新型出生前診断（cffDNA）など |
※本記事は用語解説です。特定の検査を勧めたり、結果を判定するものではありません。検査の詳しい内容は各専門ページをご覧ください。
セルフリーDNA（cfDNA）は血液中などを循環するDNA断片の総称です。その一部として、がん細胞由来のctDNAと、妊娠中に主として胎盤の栄養膜に由来するcffDNAがあり、それぞれリキッドバイオプシーやNIPTに利用されます。
1. セルフリーDNA（cfDNA）とは
セルフリーDNA（cell-free DNA、cfDNA）とは、細胞が死ぬなどして壊れたときに、血液などの体液中へ放出される、細胞の外を漂う短いDNAの断片のことです。ふだんDNAは細胞の核の中に染色体としてきちんと収まっていますが、細胞が寿命を迎えたり傷ついたりして壊れると、その一部が断片となって血流へこぼれ出します。これがcfDNAです。特別な病気がなくても、体の中では毎日おびただしい数の細胞が入れ替わっているため、健康な人の血液にもcfDNAは微量に存在します。
健常者のcfDNAの多くは、血球系（造血系）の細胞がアポトーシス（プログラムされた細胞死）やネクローシス（傷害による細胞死）を起こした際に放出されたものと考えられています[4]。血中のcfDNA濃度はふだんは低く保たれていますが、がん・妊娠・激しい運動・炎症・外傷など、細胞の入れ替わりが増える状況では上昇します。つまりcfDNAは「体のどこかで細胞が壊れている」ことを反映する、いわば体内の状態を映す鏡のような存在です。「cfDNAがある＝異常」ではなく、量やパターンの変化に意味がある、という点がポイントです。
💡 用語解説：塩基対（bp）とヌクレオソーム
DNAは「塩基」という部品が2本の鎖で対になって並んだ二重らせん構造をしています。この対の数を数える単位が「塩基対（base pair、bp）」です。細胞の中では、DNAはヒストンというタンパク質に巻き付いて「ヌクレオソーム」という糸巻きのような単位をつくっています。細胞が壊れてDNAが切られるとき、このヌクレオソームに守られた部分が残りやすいため、cfDNAは特定の長さに切りそろえられる傾向があります。DNAの基本構造もあわせてご覧ください。
cfDNAの大きさには、はっきりとした「個性」があります。血漿中のcfDNAの主要なピークは約166塩基対で、これはヌクレオソームの芯（約147塩基対）に、それをつなぐリンカー部分（約20塩基対）が加わった長さに一致します[3]。このことは、cfDNAが無秩序にちぎれているのではなく、ヌクレオソームの構造を反映した規則的な切れ方をしていることを示しています。さらに近年は、どの組織由来のcfDNAかによって断片の長さや切れ目のパターンが少しずつ異なることがわかり、「断片の形から由来組織を推定する」研究（フラグメントミクス）も進んでいます。後で述べるように、胎児由来や腫瘍由来のcfDNAは、母体・正常由来のものより短い傾向があり、これが両者を見分ける手がかりの一つになります[3]。
こうした断片の性質は、単なる豆知識ではありません。cfDNAはさまざまな組織の細胞死を反映して血中に集まるため、その断片の長さ・切れ目のパターン・メチル化（DNAに付く化学的な目印）を丁寧に読むと、「そのDNAがどの組織から来たのか」をある程度推定できます。この「由来組織を推定する」という発想こそが、後で述べるNIPT（胎盤由来のcffDNAを見分ける）と、がんのリキッドバイオプシー（腫瘍由来のctDNAを見分ける）に共通する土台になっています。1回の採血の中には、母体由来・胎盤由来・（もしあれば）腫瘍由来など、複数の由来のcfDNAが混ざり合っている——この前提を押さえておくと、以降の用語の使い分けがすっきり整理できます[4]。
用語の整理として、cfDNAと混同されやすい言葉にも触れておきます。血液などの体液には、cfDNAのほかに、細胞の外を漂うRNA（cfRNA）や、細胞から放出される小さな袋状の粒子（エクソソーム）なども存在し、これらをまとめて「セルフリー成分（血中遊離成分）」と呼びます。リキッドバイオプシーは、こうしたセルフリー成分を採血で調べる技術の総称で、cfDNAはその中心的な対象の一つです。また、cfDNAは細胞の核の中に収まっているゲノムDNAそのものではなく、それが壊れて血中にこぼれ出た「断片」である、という点も用語としての大切な区別です。
cfDNAのもう一つの特徴は、血中での寿命が短いことです。放出されたcfDNAは複数の機序によって速やかに循環から取り除かれます。胎児由来cfDNAを指標にした研究では、その半減期は平均で約16分と報告されています[2]。寿命が短いということは、「今この瞬間」に近い体の状態をとらえられることを意味し、リアルタイムのモニタリングに向いた性質でもあります。これらのcfDNAを採血で取り出し、次世代シークエンサーなどで解析することで、体を傷つけずに（非侵襲的に）体内の遺伝情報を読み取ることができます。この「採血だけで調べる」考え方全体を、がんの分野ではリキッドバイオプシー（液体生検）と呼びます。なお、cfDNAは「量」も「中身」も情報になります。総量の増減は体内で起きている細胞の入れ替わりの勢いを、断片の配列や由来のパターンはどの組織から来たかを、それぞれ反映します。この両面を読み解けることが、cfDNAが医療で注目される理由です。
2. cfDNA・ctDNA・cffDNAの違い
cfDNAは総称（親の言葉）で、ctDNAとcffDNAはその一部（子の言葉）です。血液中を漂うすべてのDNA断片をまとめてcfDNAと呼び、そのうち「がん細胞から出たもの」をctDNA、「妊娠中に胎盤から出たもの」をcffDNAと呼び分けます。3つの言葉は非常によく似ていて混同されがちですが、由来（どこから来たか）と使われる場面が違うと理解すると整理できます。まず全体像を表で確認しましょう。
📊 cfDNA・ctDNA・cffDNAの比較
| 観点 | cfDNA（総称） | ctDNA | cffDNA |
|---|---|---|---|
| 正式名 | cell-free DNA （セルフリーDNA） |
circulating tumor DNA （循環腫瘍DNA） |
cell-free fetal DNA （胎児由来セルフリーDNA） |
| 由来 | 体内のさまざまな細胞（多くは血球系） | がん細胞 | 胎盤（栄養膜）＝妊娠中のみ |
| 存在する人 | 健常者を含め誰にでも微量に | 主にがんのある人 | 妊娠中の女性 |
| 主な応用 | （総称） | がんのリキッドバイオプシー | NIPT（新型出生前診断） |
| 断片長の傾向 | 主に約166塩基対 | 正常由来より短い断片が増える傾向（腫瘍種・測定法で分布は異なる） | より短い傾向（主要ピークは約143塩基対） |
| 当院の関連ページ | 本ページ | ctDNAとリキッドバイオプシー | セルフリーDNA：NIPTで何を測るか |
※ctDNA・cffDNAはいずれもcfDNAの「部分集合」です。cffDNAは母体由来cfDNAより短く、主要ピークは約143塩基対です。ctDNAも正常由来cfDNAより短い断片が増える傾向がありますが、腫瘍種や測定法によってサイズ分布は異なります。
なぜわざわざ呼び分けるのでしょうか。それは、由来が違えば、そのDNAが運ぶ情報も、使い道もまったく変わるからです。同じ「血中のDNA断片」でも、がん由来のctDNAはがんの遺伝子変異という情報を、胎盤由来のcffDNAは胎児の染色体という情報を運びます。総称のcfDNAだけで語ると、この臨床的な意味の違いが見えなくなってしまいます。逆に言えば、cfDNA・ctDNA・cffDNAという言葉を正しく使い分けられれば、その検査が「誰の・どこ由来の・何の情報」を読もうとしているのかが一目でわかるようになります。
ctDNA（循環腫瘍DNA）とは
がん細胞も、増えたり壊れたりする過程でDNA断片を血中へ放出します。cfDNAのうち、このがん細胞に由来する部分をctDNA（circulating tumor DNA、循環腫瘍DNA）と呼びます。ctDNAには、そのがんが持つ遺伝子変異の情報が含まれているため、採血だけでがんの遺伝子の状態を調べる手がかりになります。ただし、血中のcfDNA全体に占めるctDNAの割合はごくわずかで、進行していないがんでは数%以下のこともあります。このため、ごく微量のctDNAを高感度に検出する技術が必要になります。ctDNAの仕組みや、がんの遺伝子検査・治療効果のモニタリングへの応用については、循環腫瘍DNA（ctDNA）とリキッドバイオプシーの解説ページで詳しく扱っています。なお、ctDNAによるがんの早期発見などは研究が進んでいる段階の応用も多く、確立した事実と研究段階の知見は区別して理解することが大切です。
cffDNA（胎児由来セルフリーDNA）とは
妊娠中の女性の血液には、母親自身のcfDNAに加えて、胎盤から放出されたcfDNAが混じります。この胎児（赤ちゃん）由来のcfDNAをcffDNA（cell-free fetal DNA、胎児由来セルフリーDNA）と呼びます。「胎児由来」という名前がついていますが、実際に放出しているのは胎児の体そのものではなく、胎盤の栄養膜（トロホブラスト）という組織です[5]。この「胎盤由来である」という点は、後で述べるNIPTの結果を正しく理解するうえで重要な意味を持ちます。cffDNAは、このページのスラッグ（URL）の由来でもある中心的な用語なので、次の章で特徴を詳しく見ていきます。
3. cffDNA（胎児由来セルフリーDNA）の特徴
cffDNAは、胎盤の栄養膜（トロホブラスト）に由来し、妊娠のごく早い時期から母体の血液中に現れ、出産後は速やかに消える、という特徴を持っています。1997年、香港中文大学のLo（盧煜明）らが、妊婦の血漿・血清中に胎児由来のDNAが存在することを報告しました[1]。この発見が、母体の採血だけで胎児の情報を調べる非侵襲的な検査、すなわちNIPTへの道を開きました。
この発見の意義は、それ以前の苦労と対比するとよくわかります。研究者たちは長いあいだ、母体血中にわずかに紛れ込む「胎児の細胞」を捕まえて調べようとしてきましたが、細胞はあまりに数が少なく、実用化は困難でした。ところがLoらは、細胞そのものではなく細胞から離れて漂うDNA断片（cffDNA）であれば、母体血漿から比較的容易に、しかも解析に十分な量を取り出せることを示したのです[6]。その後、微量のDNAを大量に並行して読み解く次世代シークエンサーが登場したことで、cffDNAから胎児の染色体の数の偏りを検出する技術が実用化され、NIPTとして広く普及しました。
cffDNAは、妊娠のごく早い時期（およそ5週前後）から母体血中に検出できるようになり[6]、妊娠週数が進むにつれて量が増えていきます。母体の血液中の総cfDNAのうち、胎盤（胎児）由来が占める割合を胎児分画（fetal fraction）と呼び、一般に数%〜20%程度、多くは約10%前後とされます[5][6]。この胎児分画は、NIPTが正しく判定できるかどうかを左右する重要な指標です。ただし、その値には妊婦さんごと・妊娠週数ごとの個人差が大きく、「胎児分画が高い／低い」から胎児の状態を直接推し量ることはできません。胎児分画そのものの詳しい話（低いとどうなるか、必要な最低ライン、再検査の考え方など）は、胎児分画（fetal fraction）の解説や胎児ゲノム率の解説で扱っています。
💡 用語解説：胎児分画（fetal fraction）
胎児分画とは、母体血中の総cfDNAのうち、胎盤（胎児）由来のcffDNAが占める割合のことです。「胎児ゲノム率」「胎児DNA率」とも呼ばれます。NIPTでは、この割合が一定以上あることが正確な判定の前提になります。割合は妊娠週数とともにおおむね増える傾向がありますが、体格やその他の要因の影響も受け、個人差が大きいのが特徴です。
cffDNAの量（胎児分画）は、一般に妊娠週数が進むにつれて少しずつ増えていきます。これは、妊娠の進行とともに胎盤が大きくなり、供給されるcffDNAが増えていくためと考えられています。ただし増え方には個人差が大きく、同じ週数でも人によって胎児分画は異なります。検査に十分なcffDNAが母体血中にたまるまでには一定の時間が必要で、これが出生前検査を受ける時期に目安が設けられている理由の一つです。具体的な必要量や時期の考え方は、前述の胎児分画の解説ページにゆずります。
cffDNAは母体由来のcfDNAよりも断片が短い傾向があります。母体由来を含む総cfDNAの主要ピークが約166塩基対であるのに対し、胎児（および腫瘍）由来のcfDNAは約143塩基対を中心に、より短い分布を示します[3]。これは、胎盤由来のDNAの切られ方が母体由来とわずかに異なるためと考えられており、この「長さの違い」を利用して胎児分画を推定したり、胎児由来の分子を見分けたりする技術が発展してきました。用語解説ページとしては、「cffDNA＝短めのcfDNA」というだけでなく、その短さ自体が解析に使われているという点を押さえておくと、NIPTの原理の理解がぐっと進みます。
「胎児由来なのに胎盤から出る」という点は、もう少し掘り下げる価値があります。胎盤の栄養膜は妊娠の早い時期から活発に入れ替わり（アポトーシス）を繰り返しており、そのたびにcffDNAが母体血中へ供給されます。また、胎盤由来のDNAは母体由来のDNAとメチル化（DNAに付く化学的な目印）のパターンが異なることが知られており、この違いも母体由来と胎児由来を見分ける手がかりとして研究されてきました[6]。断片の長さの違い（胎盤由来は約143塩基対と短め）と、メチル化の違い——この2つが、混ざり合ったcfDNAの中から「胎盤（胎児）由来の分子」をより分けるための目印になっているわけです。用語としてのcffDNAを、こうした分子レベルの特徴までセットで理解しておくと、後続の検査ページの内容がスムーズに読めます。
cffDNAは、出産後は速やかに血中から消えます。胎児由来cfDNAの半減期は平均約16分と非常に短く、分娩後は急速に減少して、遅くとも分娩の翌日には検出できなくなると報告されています[2]。つまり前の妊娠のcffDNAが次の妊娠の検査に持ち越されて混ざる心配は基本的にありません。これはNIPTを繰り返し受けるうえで大切な性質です。
⚠️ 大切なポイント：cffDNAは「胎児そのもの」ではなく「胎盤」由来
cffDNAは胎児由来と呼ばれますが、実際の供給源は胎盤の栄養膜です。ふつうは胎盤と胎児の遺伝情報は一致しますが、まれに胎盤だけに染色体の変化がみられる（胎盤限局性モザイク）ことがあり、これがNIPTの結果と実際の胎児の状態が食い違う一因になります。この「胎盤由来ゆえの限界」があるからこそ、NIPTはスクリーニング（ふるい分け）であって確定診断ではないのです。詳しい仕組みは「なぜ母体血で胎児の病気が分かるのか」で解説しています。
4. セルフリーDNAはどのように使われるのか
セルフリーDNAの医療応用は、大きく「出生前検査（NIPT）」と「がんのリキッドバイオプシー」の2つが代表的です。どちらも「採血だけで体内の遺伝情報を調べる」という共通の考え方に立っています。ここでは用語ページとして応用の全体像だけを示し、それぞれの詳しい手順・精度・費用などは専門ページへご案内します。どちらの応用も、「混ざり合ったcfDNAの中から、目的の由来（胎盤またはがん）の断片をより分けて読む」という共通の技術的課題に取り組んでいる点で、根っこは同じです。
出生前検査（NIPT）── cffDNAを調べる
NIPT（新型出生前診断）は、母体血中のcffDNAを次世代シークエンサーで解析し、胎児の染色体の数の変化を調べる検査です。主に21トリソミー（ダウン症候群）・18トリソミー・13トリソミーなどの染色体の数的異常が対象です。ここで大切なのは、NIPTはスクリーニング（ふるい分け）検査であり、確定診断ではないという点です。NIPTで陽性となった場合は、羊水検査や絨毛検査といった確定的検査で確認する必要があります。NIPTが具体的に何を測っているのか、なぜ母体血で胎児のことが分かるのかは、「セルフリーDNA：NIPTでは何を測るのか」で詳しく解説しています。
がんのリキッドバイオプシー ── ctDNAを調べる
がんの分野では、cfDNAのうちのctDNA（循環腫瘍DNA）を解析することで、がんの遺伝子変異を調べたり、治療の効果や再発をモニタリングしたりする研究・臨床応用が進んでいます。これをリキッドバイオプシー（液体生検）といいます。組織を採る生検に比べて体への負担が小さいことが利点ですが、ごく微量のctDNAを扱うため技術的な難しさもあります。この分野は日進月歩で、確立した使い方と研究段階の使い方が混在しているため、個々の応用がどの段階にあるのかを区別して理解することが重要です。
なお、「胎児のDNAを調べる」検査には、上記のNIPT（染色体の数を調べる出生前スクリーニング）のほかに、父子関係を調べる出生前親子鑑定など性質の異なるものもあります。これらは目的も検査の位置づけもまったく異なるため、混同しないようご注意ください。本記事では、出生前検査のうちNIPTと、遺伝カウンセリングを中心に扱っています。
5. まとめ
セルフリーDNA（cfDNA）は、細胞死などに伴って血液中へ放出される、細胞外を漂うDNA断片の総称です。健康な人にも微量に存在し、がん・妊娠・組織損傷などで増えます。その中でも、がん細胞由来のものをctDNA、胎盤（胎児）由来のものをcffDNAと呼び分ける──この3語の関係を押さえることが、関連する検査を理解する第一歩です。スペルも響きもよく似ていますが、由来をたどれば迷わず区別できます。
cffDNAは胎盤の栄養膜に由来し、妊娠早期から母体血に現れ、母体由来より短い断片として存在し、出産後は速やかに消えます。この「胎盤由来」という性質が、NIPTがスクリーニング検査である理由にもつながっています。cfDNAを採血で調べる考え方は、出生前検査（NIPT＝cffDNA）とがんのリキッドバイオプシー（ctDNA）という2つの大きな応用を生みました。それぞれの検査の中身については、本文中でご案内した各専門ページをあわせてご覧ください。用語としては、まず「cfDNAは総称、ctDNAとcffDNAはその一部」という関係を出発点に、それぞれの由来（がん／胎盤）と応用（リキッドバイオプシー／NIPT）を結びつけて覚えるのが、いちばんの近道です。
よくある質問（FAQ）
Q1. セルフリーDNAとcfDNAは同じものですか？
同じものです。cfDNAは英語「cell-free DNA」の略で、日本語では「セルフリーDNA」「細胞外遊離DNA」「無細胞DNA」などと訳されます。いずれも、細胞死などに伴って血液などの体液中へ放出された、細胞の外を漂うDNA断片を指します。
Q2. cfDNAとctDNAの違いは何ですか？
cfDNAは血中を漂うDNA断片全体の総称で、ctDNAはそのうち「がん細胞に由来するもの（circulating tumor DNA、循環腫瘍DNA）」を指します。つまりctDNAはcfDNAの一部です。健常者にもcfDNAは存在しますが、ctDNAは主にがんのある人でみられ、がんの遺伝子情報を含むため、リキッドバイオプシーに利用されます。
Q3. cffDNAとは何ですか？cfDNAとどう違いますか？
cffDNA（cell-free fetal DNA、胎児由来セルフリーDNA）は、cfDNAのうち妊娠中に胎盤から放出されたものを指します。「胎児由来」と呼ばれますが、実際の供給源は胎盤の栄養膜（トロホブラスト）です。NIPT（新型出生前診断）は、このcffDNAを解析して胎児の染色体の数の変化を調べています。
Q4. 胎児のセルフリーDNAはいつから母体血に出て、出産後はどうなりますか？
cffDNAは妊娠のごく早い時期（およそ5週前後）から母体血中に検出できるようになり、妊娠が進むにつれて量が増えます。ただし検出できる時期と、NIPTを受けるのに推奨される時期（一般に妊娠10週以降）は別のものです。出産後は半減期が平均約16分と非常に短く急速に消失し、遅くとも分娩の翌日には検出できなくなります。そのため、前の妊娠のcffDNAが次の妊娠の検査に持ち越される心配は基本的にありません。
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参考文献
- [1] Lo YMD, Corbetta N, Chamberlain PF, et al. Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum. Lancet. 1997;350:485-487. [DOI]
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- [3] Shi J, Zhang R, Li J, Zhang R. Size profile of cell-free DNA: A beacon guiding the practice and innovation of clinical testing. Theranostics. 2020;10(11):4737-4748. doi:10.7150/thno.42565. PMID: 32308746. [PubMed]
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