线粒体循环游离DNA（mtcfDNA）是cfDNA中研究较少的一种类型，来源于线粒体基因组。线粒体DNA（mtDNA）独立于核DNA存在，负责调控线粒体功能。线粒体基因组由重链（H链）和轻链（L链）构成，包含与细胞呼吸相关的基因。研究发现，肿瘤中存在mtDNA的异常改变。作为液体活检（LB）检测中的有效生物标志物，线粒体来源cfDNA的检测已受到广泛关注。mtcfDNA可通过多种机制释放到生物流体中，包括线粒体损伤、细胞凋亡或主动释放过程。

来源与胎盘滋养层细胞通过凋亡释放，其特征是在母体血浆中可检测到，约占母体总cfDNA的3–20%；待从母体分娩后迅速从母体循环中清除，半衰期约16分钟；目前是无创产前检测（NIPT）的基础，用于胎儿染色体非整倍体筛查。

在感染性疾病中，cfDNA还包括微生物来源的cfDNA（mcfDNA），这是cfDNA的重要补充来源，也是感染监测的重要靶点。mcfDNA的来源主要包括四个方面：一是细菌通过外膜囊泡主动分泌DNA，这些DNA包含耐药基因和毒力基因，可逃避宿主核酸酶的降解；二是形成生物膜的病原体（如铜绿假单胞菌），其胞外DNA是生物膜的重要结构成分，会持续释放到体液中；三是NETs捕获病原体后，病原体被裂解，释放其DNA片段，与宿主来源的cfDNA共同存在于NETs中；四是在脓毒症或抗感染治疗过程中，抗生素或宿主免疫系统攻击病原体，导致病原体裂解死亡，释放大量mcfDNA。mcfDNA的特征与宿主来源的cfDNA存在明显差异：片段大小异质性强，既有小片段也有大片段；序列为微生物基因组序列，可通过特异性测序方法检测；其浓度与感染严重程度正相关，可作为感染诊断、病情监测及疗效评估的重要指标。

血液、尿液、唾液等不同生物流体中的cfDNA，在特征和浓度上可能存在显著差异。其中，血液中的cfDNA浓度通常高于其他生物流体，因此常被用于液体活检检测。与之相反，尿液和脑脊液中的cfDNA浓度通常较低，但对于泌尿系统疾病等特定疾病的诊断而言，这类cfDNA可能包含更具针对性的信息。生物流体所处的局部环境，可能对cfDNA的各项特征产生重要影响。例如，血浆中cfDNA的片段谱与尿液或唾液中的cfDNA片段谱存在明显差异。不同生物流体中cfDNA的片段化模式和片段大小也各不相同：尿液和唾液中的cfDNA通常比血液中的cfDNA更易发生片段化——这是因为尿液和唾液中均含有高浓度的核酸酶，而核酸酶会加速DNA的片段化过程，最终导致尿液cfDNA和唾液cfDNA的片段化程度更高。这一现象可能暗示，cfDNA在不同生物流体中的清除机制和半衰期存在差异。此外，研究观察到口腔微生物群是唾液cfDNA的重要来源之一。这一发现具有重要意义，因为它揭示了单一生物流体中cfDNA来源的异质性。不仅如此，不同生物流体中核小体结合型cfDNA与非核小体结合型cfDNA的相对比例也可能存在差异，这一差异或许反映了cfDNA在不同生物流体中释放和清除机制的不同。

图：使用单链文库制备在不同生物体液中的cfDNA：A血浆、B唾液、C尿液

肝脏是cfDNA清除的主要器官，通过网状内皮系统的吞噬作用实现

小分子cfDNA片段（<100 bp）可通过肾小球滤过从尿液排出

血浆中的DNase I等核酸酶可降解游离cfDNA