Gli acidi nucleici sono macromolecole polimeriche costituite da unità ripetute, i nucleotidi, formati da uno zucchero pentoso, una base azotata purinica o pirimidinica e uno o più gruppi fosfato. Negli organismi viventi si distinguono due principali tipologie di acidi nucleici: DNA e RNA.

Il modello tridimensionale del DNA proposto da Watson e Crick descrive una doppia elica formata da due purine, adenina (A) e guanina (G), e due pirimidine, citosina (C) e timina (T), collegate da zuccheri fosforilati. Le basi azotate, orientate verso l’interno della struttura, si appaiano in modo specifico tramite legami idrogeno (A con T e G con C), rendendo le due catene complementari e contenenti ognuna l’informazione necessaria per determinare la sequenza dell’altra. L’RNA, invece, è costituito da un singolo filamento contenente le basi A, G, C e uracile (U) e svolge funzioni fondamentali nella decodifica dell’informazione genetica e nella sintesi proteica, presentandosi in diverse forme funzionali quali mRNA, tRNA e rRNA.

L’ipotesi dell’esistenza di DNA circolante libero nel plasma è stata formulata dal fisiologo svizzero Friedrich Miescher che, dopo averlo identificato nella linfa delle piante, ne indagò la presenza nel sangue di pazienti oncologici, dimostrandone l’esistenza mediante saggi radioimmunologici. Successivamente, studi condotti negli Stati Uniti hanno confermato l’origine tumorale di parte del DNA circolante, evidenziando nel plasma alterazioni genetiche ed epigenetiche tipiche delle cellule neoplastiche in numerose patologie, tra cui tumori della testa e del collo, polmone, colon, fegato, pancreas, mammella e prostata.

Il termine “mutazione” fu introdotto da Hugo de Vries nel 1901 osservando variazioni fenotipiche improvvise nella pianta Oenothera lamarckiana. Tuttavia, la definizione moderna del concetto si affermò solo a partire dal 1927. Le mutazioni genetiche, già implicite negli studi pionieristici di Gregor Mendel, rappresentano modificazioni stabili ed ereditabili nella sequenza nucleotidica del materiale genetico (DNA o RNA), dovute a fattori ambientali o agenti esterni, escluse le alterazioni derivanti da ricombinazione genetica. Tali mutazioni determinano una variazione del genotipo e possono influenzare il fenotipo dell’organismo.