Idanwo methylation DNA pẹlu awọn fonutologbolori fun ayẹwo tete ti awọn èèmọ ati ayẹwo lukimia pẹlu deede ti 90.0%!

Ṣíṣàwárí àrùn jẹjẹrẹ ní kutukutu tí a gbé kalẹ̀ lórí ìwádìí omi jẹ́ ọ̀nà tuntun láti ṣàwárí àrùn jẹjẹrẹ àti àyẹ̀wò rẹ̀ tí Ilé-iṣẹ́ Àrùn Jẹjẹrẹ ti Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà dábàá ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, pẹ̀lú ète láti ṣàwárí àrùn jẹjẹrẹ ní ìbẹ̀rẹ̀ tàbí àwọn èèmọ́ tí ó wà ṣáájú àrùn jẹjẹrẹ. A ti lò ó ní gbogbogbòò gẹ́gẹ́ bí àmì tuntun fún àyẹ̀wò àrùn jẹjẹrẹ ní ìbẹ̀rẹ̀, títí bí àrùn jẹjẹrẹ ẹ̀dọ̀fóró, èèmọ́ inú, gliomas àti èèmọ́ inú obìnrin.

Ìfarahàn àwọn ìpele láti ṣàwárí àwọn àmì-ẹ̀rọ methylation landscape (Methylscape) ní agbára láti mú ìwádìí ní ìbẹ̀rẹ̀ fún àrùn jẹjẹrẹ sunwọ̀n síi, èyí tí yóò fi àwọn aláìsàn sí ìpele àkọ́kọ́ tí a lè tọ́jú.

Láìpẹ́ yìí, àwọn olùwádìí ti ṣe àgbékalẹ̀ ìpele ìwádìí tí ó rọrùn tí ó sì tààrà fún ìwádìí ilẹ̀ methylation tí a gbé kalẹ̀ lórí àwọn nanoparticles wúrà tí a ṣe lọ́ṣọ̀ọ́ cysteamine (Cyst/AuNPs) pẹ̀lú biosensor tí ó dá lórí fóònù alágbéká tí ó ń jẹ́ kí a ṣe àyẹ̀wò kíákíá fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ èèmọ́ ní ìbẹ̀rẹ̀. A lè ṣe àyẹ̀wò kíákíá fún àrùn leukemia láàrín ìṣẹ́jú 15 lẹ́yìn tí a bá ti yọ DNA kúrò nínú àyẹ̀wò ẹ̀jẹ̀, pẹ̀lú ìpéye 90.0%. Àkọlé àpilẹ̀kọ náà ni wíwá DNA àrùn jẹjẹrẹ kíákíá nínú ẹ̀jẹ̀ ènìyàn nípa lílo AuNPs tí a fi cysteamine bo àti fóònù alágbéká tí a fi ẹ̀rọ kọ́.

Àwòrán 1. Pẹpẹ ìwádìí tó rọrùn àti kíákíá fún àyẹ̀wò àrùn jẹjẹrẹ nípasẹ̀ àwọn èròjà Cyst/AuNPs ni a lè ṣe ní ìgbésẹ̀ méjì tó rọrùn.

Èyí hàn nínú Àwòrán 1. Àkọ́kọ́, a lo omi omi láti tú àwọn ègé DNA náà. Lẹ́yìn náà, a fi Cyst/AuNPs kún omi tí a pò pọ̀. DNA déédé àti èyí tí ó burú ní àwọn ànímọ́ methylation ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀, èyí tí ó yọrí sí àwọn ègé DNA pẹ̀lú àwọn àpẹẹrẹ ìsopọ̀ ara-ẹni ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀. DNA déédé máa ń kórajọ ní ìkọ̀kọ̀, nígbẹ̀yìn-gbẹ́yín, ó máa ń kó Cyst/AuNPs jọ, èyí tí ó ń yọrí sí ìrísí Cyst/AuNPs tí ó ti yípadà sí pupa, kí a lè rí ìyípadà àwọ̀ láti pupa sí àwọ̀ elése àlùkò pẹ̀lú ojú tí kò ní ìhòhò. Ní ìyàtọ̀ sí èyí, àwòrán methylation àrà ọ̀tọ̀ ti DNA àrùn jẹjẹrẹ ń yọrí sí ìṣẹ̀dá àwọn ìṣùpọ̀ DNA tí ó tóbi jù.

A ya àwòrán àwọn àwo tí ó ní ihò 96 nípa lílo kámẹ́rà fóònù alágbéká. A fi fóònù alágbéká tí a fi ẹ̀rọ kọ́ ẹ̀kọ́ hàn wọ́n DNA àrùn jẹjẹrẹ ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ọ̀nà tí a fi spectroscopy ṣe.

Ṣiṣayẹwo akàn ninu awọn ayẹwo ẹjẹ gidi

Láti mú kí ìlò ìpele ìwádìí náà gbòòrò sí i, àwọn olùwádìí lo sensọ kan tí ó ṣàfihàn láàárín DNA déédé àti àrùn jẹjẹrẹ nínú àwọn àyẹ̀wò ẹ̀jẹ̀ gidi. Àwọn àpẹẹrẹ methylation ní àwọn ibi CpG ní epigenetic máa ń ṣe àkóso ìfihàn jínì. Nínú gbogbo irú àrùn jẹjẹrẹ, a ti rí àwọn ìyípadà nínú methylation DNA àti nípa bẹ́ẹ̀ nínú ìfihàn àwọn jínì tí ó ń gbé tumorigenesis lárugẹ láti yí padà.

Gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ fún àwọn àrùn jẹjẹrẹ mìíràn tó níí ṣe pẹ̀lú methylation DNA, àwọn olùwádìí lo àwọn àyẹ̀wò ẹ̀jẹ̀ láti ọ̀dọ̀ àwọn aláìsàn lukimia àti àwọn ìṣàkóso tó ní ìlera láti ṣe ìwádìí lórí bí methylation ṣe ń ṣiṣẹ́ nínú ìyàtọ̀ àwọn àrùn jẹjẹrẹ lukimia. Àmì ìṣirò ilẹ̀ methylation yìí kìí ṣe pé ó dára ju àwọn ọ̀nà ìṣàyẹ̀wò àrùn jẹjẹrẹ lukimia tó wà tẹ́lẹ̀ lọ nìkan, ṣùgbọ́n ó tún fi hàn pé ó ṣeé ṣe láti tètè rí ọ̀pọ̀lọpọ̀ àrùn jẹjẹrẹ nípa lílo àyẹ̀wò tó rọrùn àti tó rọrùn yìí.

A ṣe àyẹ̀wò DNA láti inú àwọn àyẹ̀wò ẹ̀jẹ̀ láti ọ̀dọ̀ àwọn aláìsàn àrùn leukaemia 31 àti àwọn ènìyàn 12 tí wọ́n ní ìlera. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àpótí àwòrán ní Àwòrán 2a, ìfàmọ́ra ìbáramu àwọn àyẹ̀wò àrùn jẹjẹrẹ (ΔA650/525) kéré sí ti DNA láti inú àwọn àyẹ̀wò déédéé. Èyí jẹ́ nítorí ìdàgbàsókè hydrophobic tí ó yọrí sí àkójọpọ̀ DNA àrùn jẹjẹrẹ, èyí tí ó ṣe ìdènà àkójọpọ̀ Cyst/AuNPs. Nítorí náà, àwọn nanoparticles wọ̀nyí túká pátápátá ní àwọn ìpele òde ti àwọn àkójọpọ̀ àrùn jẹjẹrẹ, èyí tí ó yọrí sí ìtúká ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ ti Cyst/AuNPs tí a fi sínú àwọn àkójọpọ̀ DNA déédé àti ti àrùn jẹjẹrẹ. Lẹ́yìn náà, a ṣẹ̀dá àwọn ìlà ROC nípa yíyípadà ààlà láti iye tí ó kéré jùlọ ti ΔA650/525 sí iye tí ó pọ̀ jùlọ.

Àwòrán 2.(a) Àwọn ìwọ̀n ìfàmọ́ra ìbátan ti àwọn omi cyst/AuNPs tí ó ń fi wíwà DNA déédé (blue) àti àrùn jẹjẹrẹ (pupa) hàn lábẹ́ àwọn ipò tí a ti mú dára síi.

(DA650/525) ti awọn apẹrẹ apoti; (b) Itupalẹ ati iṣayẹwo ROC ti awọn idanwo ayẹwo. (c) Matrix rudurudu fun ayẹwo awọn alaisan deede ati awọn alaisan akàn. (d) Ifọkanbalẹ, pato, iye asọtẹlẹ rere (PPV), iye asọtẹlẹ odi (NPV) ati deede ti ọna ti a ṣe agbekalẹ.

Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 2b, agbègbè tí ó wà lábẹ́ ìlà ROC (AUC = 0.9274) tí a rí fún sensọ̀ tí a ti ṣe àgbékalẹ̀ fi ìmọ̀lára gíga àti ìpele pàtó hàn. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe lè rí i láti inú àwòrán àpótí, ojú ibi tí ó rẹlẹ̀ jùlọ tí ó dúró fún ẹgbẹ́ DNA déédéé kò ya sọ́tọ̀ dáadáa kúrò ní ojú ibi gíga jùlọ tí ó dúró fún ẹgbẹ́ DNA àrùn jẹjẹrẹ; nítorí náà, a lo ìfàsẹ́yìn logistic láti ṣe ìyàtọ̀ láàrín àwọn ẹgbẹ́ déédé àti ti àrùn jẹjẹrẹ. Nítorí àkójọ àwọn oníyípadà aláìdádúró, ó ṣe ìṣirò ìṣeeṣe ìṣẹ̀lẹ̀ kan tí ó ṣẹlẹ̀, bí àrùn jẹjẹrẹ tàbí ẹgbẹ́ déédé. Onírúurú tí ó gbẹ́kẹ̀lé wà láàrín 0 àti 1. Nítorí náà, èsì náà jẹ́ ìṣeeṣe. A pinnu ìṣeeṣe ìdámọ̀ àrùn jẹjẹrẹ (P) tí a dá lórí ΔA650/525 gẹ́gẹ́ bí atẹ̀lé yìí.

níbi tí b=5.3533,w1=-6.965. Fún ìsọ̀rí àpẹẹrẹ, ìṣeeṣe tí ó kéré sí 0.5 fi àpẹẹrẹ déédé hàn, nígbàtí ìṣeeṣe 0.5 tàbí jù bẹ́ẹ̀ lọ fi àpẹẹrẹ àrùn jẹjẹrẹ hàn. Àwòrán 2c ṣàfihàn matrix ìdàrúdàpọ̀ tí a ṣẹ̀dá láti inú ìfàṣẹsí-ìdásílẹ̀-ẹ̀yà-ẹ̀yà-ẹ̀yà-ẹ̀yà, èyí tí a lò láti fìdí ìdúróṣinṣin ọ̀nà ìsọ̀rí múlẹ̀. Àwòrán 2d ṣàkópọ̀ ìṣàyẹ̀wò ìdánwò àyẹ̀wò ti ọ̀nà náà, pẹ̀lú ìmọ̀lára, pàtó, iye àsọtẹ́lẹ̀ rere (PPV) àti iye àsọtẹ́lẹ̀ odi (NPV).

Àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ tí ó dá lórí fóònù alágbèéká

Láti mú kí ìdánwò àpẹẹrẹ rọrùn láìlo àwọn spectrophotometers, àwọn olùwádìí lo ọgbọ́n ìjìnlẹ̀ (AI) láti túmọ̀ àwọ̀ omi náà àti láti fi ìyàtọ̀ láàrín àwọn ènìyàn tó jẹ́ déédé àti àwọn tó ní àrùn jẹjẹrẹ hàn. Nítorí èyí, a lo ìran kọ̀ǹpútà láti túmọ̀ àwọ̀ omi Cyst/AuNPs sí DNA déédé (àwọ̀ elése àlùkò) tàbí DNA oní àrùn jẹjẹrẹ (pupa) nípa lílo àwọn àwòrán àwọn àwo 96 tí a yà nípasẹ̀ kámẹ́rà fóònù alágbéka. Ọgbọ́n ìjìnlẹ̀ lè dín owó kù kí ó sì mú kí ó rọrùn láti lóye àwọ̀ omi nanoparticle, àti láìlo àwọn ohun èlò fóònù alágbéka. Níkẹyìn, a kọ́ àwọn àpẹẹrẹ ẹ̀kọ́ ẹ̀rọ méjì, títí kan Random Forest (RF) àti Support Vector Machine (SVM) láti kọ́ àwọn àpẹẹrẹ náà. Àwọn àpẹẹrẹ RF àti SVM méjèèjì pín àwọn àpẹẹrẹ náà sí rere àti odi pẹ̀lú ìpéye 90.0%. Èyí fihàn pé lílo ọgbọ́n ìjìnlẹ̀ nínú biosensing fóònù alágbéka ṣeé ṣe.

Àwòrán 3.(a) Àkójọpọ̀ àfojúsùn ti ojutu tí a kọ sílẹ̀ nígbà tí a ń ṣe àgbékalẹ̀ àpẹẹrẹ fún ìgbésẹ̀ gbígbà aworan. (b) Àpẹẹrẹ àwòrán tí a yà nígbà ìgbésẹ̀ gbígbà aworan. (c) Líle àwọ̀ ti ojutu cyst/AuNPs nínú kànga kọ̀ọ̀kan ti àwo 96-well-processing tí a yọ láti inú àwòrán náà (b).

Nípa lílo Cyst/AuNPs, àwọn olùwádìí ti ṣe àṣeyọrí nínú ṣíṣe àgbékalẹ̀ ìpele ìṣàfihàn ojú ilẹ̀ methylation àti sensọ kan tí ó lè ṣe ìyàtọ̀ DNA déédé àti DNA àrùn jẹjẹrẹ nígbà tí wọ́n bá ń lo àwọn àpẹẹrẹ ẹ̀jẹ̀ gidi fún àyẹ̀wò àrùn jẹjẹrẹ. Sensọ tí a ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀ fihàn pé DNA tí a yọ láti inú àwọn àpẹẹrẹ ẹ̀jẹ̀ gidi lè ṣàwárí ìwọ̀n díẹ̀ ti DNA àrùn jẹjẹrẹ (3nM) nínú àwọn aláìsàn lukimia láàárín ìṣẹ́jú mẹ́ẹ̀ẹ́dógún, ó sì fi hàn pé ó péye tó 95.3%. Láti túbọ̀ mú kí ìdánwò àpẹẹrẹ rọrùn nípa yíyọ àìní fún spectrophotometer kúrò, a lo ẹ̀kọ́ ẹ̀rọ láti túmọ̀ àwọ̀ ojútùú náà àti láti ṣe ìyàtọ̀ láàrín àwọn ènìyàn déédé àti àwọn tí ó ní àrùn jẹjẹrẹ nípa lílo fọ́tò fóònù alágbéka, a sì tún lè ṣe àṣeyọrí ní 90.0%.

Ìtọ́kasí: DOI: 10.1039/d2ra05725e