Idanwo methylation DNA ni idapo pẹlu awọn fonutologbolori fun ibojuwo kutukutu ti awọn èèmọ ati ibojuwo aisan lukimia pẹlu deede ti 90.0%!

Wiwa ni kutukutu ti akàn ti o da lori biopsy omi jẹ itọsọna tuntun ti iṣawari akàn ati iwadii aisan ti a dabaa nipasẹ Ile-ẹkọ Akàn ti Orilẹ-ede AMẸRIKA ni awọn ọdun aipẹ, pẹlu ero ti wiwa akàn kutukutu tabi paapaa awọn egbo aarun iṣaaju. O ti jẹ lilo pupọ bi oluṣamisi aramada aramada fun iwadii kutukutu ti ọpọlọpọ awọn aarun buburu, pẹlu akàn ẹdọfóró, awọn èèmọ inu ikun, gliomas ati awọn èèmọ gynecological.

Ifarahan ti awọn iru ẹrọ lati ṣe idanimọ ala-ilẹ methylation (Methylscape) biomarkers ni agbara lati ṣe ilọsiwaju ni pataki ibojuwo kutukutu ti o wa tẹlẹ fun akàn, fifi awọn alaisan si ipele akọkọ ti itọju.

Laipẹ, awọn oniwadi ti ṣe agbekalẹ ipilẹ ti o rọrun ati ti oye taara fun wiwa ala-ilẹ methylation ti o da lori cysteamine ti a ṣe ọṣọ awọn ẹwẹ titobi goolu (Cyst/AuNPs) ni idapo pẹlu biosensor ti o da lori foonuiyara ti o jẹ ki ibojuwo ni kutukutu ni iyara ti ọpọlọpọ awọn èèmọ. Ṣiṣayẹwo ni kutukutu fun aisan lukimia le ṣee ṣe laarin awọn iṣẹju 15 lẹhin isediwon DNA lati inu ayẹwo ẹjẹ kan, pẹlu deede 90.0%. Akọle nkan jẹ wiwa iyara ti DNA alakan ninu ẹjẹ eniyan nipa lilo awọn AuNP ti o ni cysteamine ati foonuiyara ti o ni agbara ẹrọ.

Ṣe nọmba 1. Ipele ti o rọrun ati iyara fun ibojuwo akàn nipasẹ awọn paati Cyst/AuNPs le ṣee ṣe ni awọn igbesẹ ti o rọrun meji.

Eyi han ni Nọmba 1. Ni akọkọ, a lo ojutu olomi lati tu awọn ajẹkù DNA. Cyst/AuNPs lẹhinna ni afikun si ojutu adalu. DNA deede ati buburu ni awọn ohun-ini methylation ti o yatọ, ti o mu ki awọn ajẹkù DNA pẹlu awọn ilana ti ara ẹni ti o yatọ. Deede DNA apejo loosely ati ki o bajẹ aggregates Cyst/AuNPs, eyi ti àbábọrẹ ni pupa-ayipada iseda ti Cyst/AuNPs, ki a ayipada ninu awọ lati pupa si eleyi ti le wa ni woye pẹlu ihooho oju. Ni idakeji, profaili alailẹgbẹ methylation ti DNA alakan nyorisi iṣelọpọ ti awọn iṣupọ nla ti awọn ajẹkù DNA.

Awọn aworan ti awọn awo daradara 96 ​​ni a ya ni lilo kamẹra foonuiyara kan. DNA akàn jẹ iwọn nipasẹ foonuiyara ti o ni ipese pẹlu ẹkọ ẹrọ ni akawe si awọn ọna ti o da lori spectroscopy.

Ṣiṣayẹwo akàn ni awọn ayẹwo ẹjẹ gidi

Lati faagun IwUlO ti Syeed imọ-jinlẹ, awọn oniwadi lo sensọ kan ti o ṣaṣeyọri iyatọ laarin deede ati DNA alakan ni awọn ayẹwo ẹjẹ gidi. Awọn ilana methylation ni awọn aaye CpG epigenetically ṣe ilana ikosile jiini. Ni fere gbogbo awọn iru akàn, awọn iyipada ninu DNA methylation ati bayi ni ikosile ti awọn Jiini ti o ṣe igbelaruge tumourigenesis ti ṣe akiyesi si miiran.

Gẹgẹbi awoṣe fun awọn aarun miiran ti o ni nkan ṣe pẹlu DNA methylation, awọn oniwadi lo awọn ayẹwo ẹjẹ lati awọn alaisan lukimia ati awọn iṣakoso ilera lati ṣe iwadii imunadoko ti ala-ilẹ methylation ni iyatọ awọn aarun leukaemic. Ala-ilẹ biomarker methylation yii kii ṣe awọn ọna ṣiṣe ayẹwo aisan lukimia iyara ti o wa tẹlẹ, ṣugbọn tun ṣe afihan iṣeeṣe ti fifẹ si wiwa ni kutukutu ti ọpọlọpọ awọn aarun nipa lilo igbelewọn ti o rọrun ati taara.

DNA lati inu awọn ayẹwo ẹjẹ lati ọdọ awọn alaisan lukimia 31 ati awọn eniyan ilera 12 ni a ṣe itupalẹ. bi o ṣe han ninu igbero apoti ni Nọmba 2a, gbigba ibatan ti awọn ayẹwo akàn (ΔA650/525) kere ju ti DNA lọ lati awọn ayẹwo deede. eyi jẹ nipataki nitori imudara hydrophobicity ti o yori si apapọ ipon ti DNA alakan, eyiti o ṣe idiwọ ikojọpọ ti Cyst/AuNPs. Bi abajade, awọn ẹwẹ titobi wọnyi ti tuka patapata ni awọn ipele ita ti awọn akojọpọ akàn, eyi ti o mu ki o yatọ si pipinka ti Cyst/AuNPs ti a ṣe ni ipolowo lori deede ati awọn akojọpọ DNA akàn. Awọn iyipo ROC lẹhinna ni ipilẹṣẹ nipasẹ yiyipada iloro lati iye ti o kere ju ti ΔA650/525 si iye ti o pọju.

Ṣe nọmba 2. (a) Awọn iye ifunmọ ibatan ti awọn ojutu cyst / AuNPs ti o nfihan wiwa deede (buluu) ati akàn (pupa) dna labẹ awọn ipo iṣapeye

(DA650/525) ti awọn igbero apoti; (b) Ayẹwo ROC ati igbelewọn ti awọn idanwo ayẹwo. (c) Matrix iporuru fun ayẹwo ti deede ati awọn alaisan alakan. (d) Ifamọ, pato, iye asọtẹlẹ rere (PPV), iye asọtẹlẹ odi (NPV) ati deede ti ọna idagbasoke.

Gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 2b, agbegbe ti o wa labẹ igun ROC (AUC = 0.9274) ti a gba fun sensọ ti o ni idagbasoke fihan ifarahan giga ati pato. Gẹgẹbi a ti le rii lati inu igbero apoti, aaye ti o kere julọ ti o nsoju ẹgbẹ DNA deede ko ni iyasọtọ daradara lati aaye ti o ga julọ ti o nsoju ẹgbẹ DNA akàn; nitorina, a lo atunṣe logistic lati ṣe iyatọ laarin awọn deede ati awọn ẹgbẹ alakan. Fun eto awọn oniyipada ominira, o ṣe iṣiro iṣeeṣe iṣẹlẹ kan ti o waye, gẹgẹbi akàn tabi ẹgbẹ deede. Awọn sakani oniyipada ti o gbẹkẹle laarin 0 ati 1. Abajade jẹ Nitorina iṣeeṣe kan. A pinnu iṣeeṣe ti idanimọ akàn (P) ti o da lori ΔA650/525 bi atẹle.

ibi ti b = 5.3533, w1 = -6.965. Fun iyasọtọ ayẹwo, iṣeeṣe ti o kere ju 0.5 tọkasi ayẹwo deede, lakoko ti iṣeeṣe ti 0.5 tabi ga julọ tọkasi apẹẹrẹ alakan kan. Olusin 2c n ṣe afihan matrix idamu ti o ti ipilẹṣẹ lati ifẹsẹmulẹ-agbelebu-o-nikan, eyiti a lo lati fọwọsi iduroṣinṣin ti ọna ipin. Olusin 2d ṣe akopọ igbelewọn idanwo aisan ti ọna, pẹlu ifamọ, pato, iye asọtẹlẹ rere (PPV) ati iye asọtẹlẹ odi (NPV).

Foonuiyara-orisun biosensors

Lati jẹ ki o rọrun idanwo ayẹwo laisi lilo awọn spectrophotometers, awọn oniwadi lo itetisi atọwọda (AI) lati ṣe itumọ awọ ti ojutu ati iyatọ laarin awọn eniyan deede ati alakan. Fun eyi, iran kọmputa ni a lo lati ṣe itumọ awọ ti ojutu Cyst/AuNPs si DNA deede (eleyi ti) tabi DNA akàn (pupa) nipa lilo awọn aworan ti awọn apẹrẹ 96-daradara ti o ya nipasẹ kamẹra foonu alagbeka kan. Imọran atọwọda le dinku awọn idiyele ati ilọsiwaju iraye si ni itumọ awọ ti awọn ojutu nanoparticle, ati laisi lilo eyikeyi awọn ẹya ẹrọ foonuiyara ohun elo opiti. Nikẹhin, awọn awoṣe ikẹkọ ẹrọ meji, pẹlu Random Forest (RF) ati Ẹrọ Atilẹyin Vector (SVM) ni ikẹkọ lati kọ awọn awoṣe. Mejeeji awọn awoṣe RF ati SVM ni titọ lẹsẹsẹ awọn ayẹwo bi rere ati odi pẹlu deede ti 90.0%. Eyi ni imọran pe lilo oye atọwọda ni biosensing orisun foonu alagbeka ṣee ṣe pupọ.

Ṣe nọmba 3. (a) Kilasi ibi-afẹde ti ojutu ti o gbasilẹ lakoko igbaradi ti apẹẹrẹ fun igbesẹ gbigba aworan. (b) Aworan apẹẹrẹ ti o ya lakoko igbesẹ gbigba aworan. (c) Awọ kikankikan ti cyst/AuNPs ojutu ni kọọkan kanga ti 96-daradara awo jade lati awọn aworan (b).

Lilo awọn Cyst/AuNPs, awọn oniwadi ti ṣe agbekalẹ ipilẹ oye ti o rọrun fun wiwa ala-ilẹ methylation ati sensọ ti o lagbara lati ṣe iyatọ DNA deede lati DNA akàn nigba lilo awọn ayẹwo ẹjẹ gidi fun ibojuwo aisan lukimia. Sensọ ti o ni idagbasoke ṣe afihan pe DNA ti a fa jade lati inu awọn ayẹwo ẹjẹ gidi ni anfani lati ni iyara ati idiyele-fe ni wiwa awọn oye kekere ti DNA akàn (3nM) ni awọn alaisan aisan lukimia ni awọn iṣẹju 15, ati ṣafihan deede ti 95.3%. Lati jẹ ki idanwo ayẹwo ni irọrun siwaju sii nipa imukuro iwulo fun spectrophotometer, ikẹkọ ẹrọ ni a lo lati tumọ awọ ti ojutu ati iyatọ laarin deede ati awọn eniyan alakan nipa lilo fọto foonu alagbeka kan, ati pe deede tun ni anfani lati ṣaṣeyọri ni 90.0%.

itọkasi: DOI: 10.1039/d2ra05725e