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科學家發現通用檢測方法:納米金識別癌癥DNA,僅需十分鐘
這項研究得到美國國家乳腺癌基金會(National Breast Cancer Foundation)的資助,研究成果于日前發表在《自然通訊》(Nature Communications)雜志上。
AIBN研究人員、論文第一作者Abu Sina博士表示,“由于癌癥是一種極其復雜多變的疾病,很難找到一種所有癌癥都具有、但同于又有別于健康細胞的簡單特征?!?/p>
為解決這一問題,Sina博士和等人與AIBN聯合創始人Matt Trau教授及其研究組Laura Carrascosa博士從DNA甲基化的物理化學特征入手,共同致力于一種被稱作“循環游離DNA”的物質。
昆士蘭大學官網新聞稿提到,與健康細胞一樣,癌細胞也處于死亡和更新的過程中。當癌細胞死亡時,它們會裂解并釋放包括DNA在內的物質,這些釋放出的DNA隨后會進入血液循環。
實際上,從腫瘤上脫落并進入外周血循環的癌細胞,即循環腫瘤細胞(CTC),是癌癥的生物標志物之一?;贑TC的液體活檢技術也是近年腫瘤研究、尤其是癌癥早期診斷的熱門領域,比如通過測序檢測血液中游離的DNA是否帶有腫瘤特異的相關突變。
Carrascosa博士說,“我們進行了大量的研究,以確定是否有一些獨特的DNA特征只存在于癌癥中,而不存在于身體的其他部位。”
因此,研究團隊研究了癌細胞和健康細胞基因組的表觀遺傳模式。換言之,他們尋找修飾DNA的甲基分子模式,這些甲基對細胞的功能很重要,它們是控制在特定時間點哪些基因開啟或關閉的信號。
在健康細胞的基因組中,DNA上的甲基基團基本呈均勻分布。然而,AIBN研究團隊發現,在癌細胞的基因組中,大部分DNA片段上甲基基團缺失,在某些特定的位置則有密集的甲基團簇。
研究團隊發現,這種獨特的特征出現在他們檢測的每一種乳腺癌中,也出現在其他形式的癌癥中,包括前列腺癌、結腸直腸癌和淋巴瘤的游離DNA中。“事實上,我們檢測到的每一個癌變DNA片段都具有這種高度可預測的模式?!盩rau教授表示,“這似乎是所有癌癥的一個普遍特征,這是一個驚人的發現。”
研究團隊還發現,在溶液中,這些密集的甲基團簇會導致癌癥DNA片段折疊成三維納米結構,而這些納米結構非常喜歡黏附在黃金上。
利用這一點,研究人員設計了一種試驗方法,使用金納米顆粒去檢測,根據這些癌癥DNA的三維納米結構存在與否,金納米顆粒會顏色會出現相應的變化。如果是腫瘤DNA顆粒接觸到納米金顆粒后,溶液顏色會呈紅色。
Trau教授說,“這發生在一滴血液中,你可以用眼睛發現它,就這么簡單。”
不過,該方法目前僅限于實驗室中。目前為止,研究團隊已經在200個不同類型的人類癌癥和健康細胞樣本上測試了這項新技術。在一部分癌癥中,檢測的準確率高達90%。
“它適用于組織來源的基因組DNA和血液來源的循環游離DNA。”Sina博士說,這項新發現可能會改變癌癥診斷領域的游戲規則,雖然還不完美,但這是一個有希望的開始,而且隨著時間的推移會越來越好。
“當然,我們還不知道它是不是適用于所有癌癥診斷,但它看起來真的很有趣,因為它是一種非常簡單的癌癥通用標記,而且是一種非常容易獲得、價格低廉的技術,不需要DNA測序等復雜的實驗室設備。”Trau教授表示。
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