Deuchainn methylation DNA còmhla ri fònaichean sgairteil airson sgrìonadh tràth de thumhair agus sgrìonadh leucemia le cruinneas 90.0%!

Tha lorg tràth aillse stèidhichte air biopsy liùlach na stiùireadh ùr air lorg agus breithneachadh aillse a mhol Institiud Nàiseanta Ailse na SA anns na bliadhnachan mu dheireadh, leis an amas aillse tràth no eadhon leòintean ro-aillse a lorg. Tha e air a bhith air a chleachdadh gu farsaing mar bhith-chomharran ùr airson a bhith a’ breithneachadh tràth air diofar malignan, a’ gabhail a-steach aillse sgamhain, tumors gastro-thinneil, gliomas agus tumors gynecological.

Tha comas aig nochdadh àrd-ùrlaran gus bith-chomharran cruth-tìre methylation (Methylscape) a chomharrachadh leasachadh mòr a thoirt air sgrìonadh tràth airson aillse, a’ cur euslaintich aig an ìre as tràithe a ghabhas làimhseachadh.

O chionn ghoirid, tha luchd-rannsachaidh air àrd-ùrlar mothachaidh sìmplidh is dìreach a leasachadh airson lorg cruth-tìre methylation stèidhichte air nanoparticles òir sgeadaichte cysteamine (Cyst / AuNPs) còmhla ri biosensor stèidhichte air fòn cliste a leigeas le sgrìonadh tràth luath de raon farsaing de tumors. Faodar sgrìonadh tràth airson leucemia a dhèanamh taobh a-staigh 15 mionaidean às deidh tarraing DNA bho shampall fala, le cruinneas de 90.0%. Is e tiotal an artaigil Dearbhadh luath air DNA aillse ann am fuil daonna a’ cleachdadh AuNP le caip cysteamine agus fòn cliste le comas ionnsachadh inneal.

Figear 1. Faodar àrd-ùrlar mothachaidh luath airson sgrìonadh aillse tro cho-phàirtean Cyst/AuNPs a choileanadh ann an dà cheum shìmplidh.

Tha seo ri fhaicinn ann am Figear 1. An toiseach, chaidh fuasgladh uisgeach a chleachdadh gus na pìosan DNA a sgaoileadh. Chaidh Cyst/AuNPs an uairsin a chur ris an fhuasgladh mheasgaichte. Tha feartan methylation eadar-dhealaichte aig DNA àbhaisteach agus malignant, a’ leantainn gu mìrean DNA le diofar phàtranan fèin-chruinneachaidh. Bidh DNA àbhaisteach a’ cruinneachadh gu fuasgailte agus mu dheireadh a’ cruinneachadh Cyst / AuNPs, a tha a’ leantainn gu nàdar dearg Cyst / AuNPs, gus an tèid atharrachadh ann an dath bho dhearg gu purpaidh fhaicinn leis an t-sùil rùisgte. An coimeas ri sin, tha ìomhaigh methylation sònraichte DNA aillse a’ leantainn gu cinneasachadh cruinneachaidhean nas motha de mhìrean DNA.

Chaidh dealbhan de phlàtaichean 96-tobar a thogail a’ cleachdadh camara fòn cliste. Chaidh DNA aillse a thomhas le fòn cliste uidheamaichte le ionnsachadh innealan an taca ri dòighean stèidhichte air speactroscopaidh.

Sgrionadh aillse ann an sampallan fala fìor

Gus goireasachd an àrd-ùrlar mothachaidh a leudachadh, chuir an luchd-sgrùdaidh an sàs sensor a rinn eadar-dhealachadh soirbheachail eadar DNA àbhaisteach agus aillse ann an sampallan fala fìor. Bidh pàtrain methylation aig làraich CpG a’ riaghladh faireachdainn gine gu epigenetically. Anns cha mhòr a h-uile seòrsa aillse, thathas air fhaicinn gu bheil atharrachaidhean ann am methylation DNA agus mar sin ann an abairt ghinean a bhrosnaicheas tumourigenesis mu seach.

Mar mhodail airson cansearan eile co-cheangailte ri DNA methylation, chleachd an luchd-rannsachaidh sampallan fala bho euslaintich leucemia agus smachdan fallain gus sgrùdadh a dhèanamh air èifeachdas cruth-tìre methylation ann a bhith ag eadar-dhealachadh cansearan leucemia. Chan e a-mhàin gu bheil am bith-chomharran cruth-tìre methylation seo a’ coileanadh nas fheàrr na modhan sgrìonaidh leucemia luath a th’ ann, ach tha e cuideachd a’ nochdadh comasachd leudachadh gu lorg tràth air raon farsaing de dh’ aillsean a’ cleachdadh a’ mheasaidh shìmplidh is fhillte seo.

Chaidh mion-sgrùdadh a dhèanamh air DNA bho shampall fala bho 31 euslaintich leucemia agus 12 neach fallain. mar a chithear ann an cuilbheart a’ bhogsa ann am Figear 2a, bha sùghadh coimeasach nan sampallan aillse (ΔA650/525) nas ìsle na an ìre de DNA bho shamhlaichean àbhaisteach. bha seo gu ìre mhòr mar thoradh air an hydrophobicity leasaichte a lean gu cruinneachadh dùmhail de DNA aillse, a chuir casg air cruinneachadh Cyst / AuNPs. Mar thoradh air an sin, chaidh na nanoparticles sin a sgapadh gu tur anns na sreathan a-muigh de na cruinneachaidhean aillse, a lean gu sgapadh eadar-dhealaichte de Cyst / AuNPn air a shanasachadh air cruinneachaidhean DNA àbhaisteach agus aillse. Chaidh lùban ROC a chruthachadh an uairsin le bhith ag atharrachadh na stairsnich bho luach as ìsle de ΔA650/525 gu luach as àirde.

Figear 2.(a) Luachan sùghaidh coimeasach de fhuasglaidhean cyst/AuNPs a’ sealltainn làthaireachd dna àbhaisteach (gorm) agus aillse (dearg) fo chumhachan leasaichte

(DA650/525) de phlocan bogsa; (b) Mion-sgrùdadh ROC agus measadh air deuchainnean breithneachaidh. (c) Matrix troimh-chèile airson breithneachadh air euslaintich àbhaisteach agus aillse. (d) Cugallachd, sònrachas, luach ro-innse dearbhach (PPV), luach ro-innse àicheil (NPV) agus neo-mhearachdachd a’ mhodh leasaichte.

Mar a chithear ann am Figear 2b, sheall an raon fo lùb ROC (AUC = 0.9274) a fhuaireadh airson an sensor leasaichte àrd cugallachd agus sònrachas. Mar a chithear bho chuilbheart a 'bhogsa, chan eil a' phuing as ìsle a tha a 'riochdachadh a' bhuidheann DNA àbhaisteach air a sgaradh gu math bhon phuing as àirde a tha a 'riochdachadh buidheann DNA aillse; mar sin, chaidh ais-tharraing loidsigeach a chleachdadh gus eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar na buidhnean àbhaisteach agus aillse. Le seata de chaochladairean neo-eisimeileach, tha e a’ dèanamh tuairmse air coltachd tachartas, leithid aillse no buidheann àbhaisteach. Tha an caochladair eisimeil a' dol eadar 0 agus 1. Mar sin tha coltas ann gur e an toradh. Cho-dhùin sinn an coltachd aithneachadh aillse (P) stèidhichte air ΔA650/525 mar a leanas.

far a bheil b=5.3533,w1=-6.965. Airson seòrsachadh sampall, tha coltachd nas lugha na 0.5 a’ nochdadh sampall àbhaisteach, fhad ‘s a tha coltachd de 0.5 no nas àirde a’ nochdadh sampall aillse. Tha Figear 2c a’ sealltainn a’ mhaitrix troimh-chèile a thàinig bhon chrois-dhearbhadh fàgail leis fhèin, a chaidh a chleachdadh gus seasmhachd an dòigh seòrsachaidh a dhearbhadh. Tha Figear 2d a’ toirt geàrr-chunntas air measadh deuchainn breithneachaidh an dòigh, a’ toirt a-steach cugallachd, sònrachas, luach ro-innse adhartach (PPV) agus luach ro-innse àicheil (NPV).

Biosensors stèidhichte air fònaichean sgairteil

Gus deuchainnean sampall a dhèanamh nas sìmplidhe tuilleadh gun a bhith a’ cleachdadh spectrophotometers, chleachd an luchd-rannsachaidh inntleachd fuadain (AI) gus dath an fhuasglaidh a mhìneachadh agus gus eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar daoine àbhaisteach agus aillse. Air sgàth seo, chaidh lèirsinn coimpiutair a chleachdadh gus dath an fhuasglaidh Cyst / AuNPs eadar-theangachadh gu DNA àbhaisteach (purpaidh) no DNA aillse (dearg) a’ cleachdadh ìomhaighean de lannan 96-tobar air an toirt tro chamara fòn-làimhe. Faodaidh inntleachd fuadain cosgaisean a lughdachadh agus ruigsinneachd adhartachadh ann a bhith ag eadar-mhìneachadh dath fuasglaidhean nanoparticle, agus gun a bhith a’ cleachdadh goireasan fòn cliste bathar-cruaidh optigeach sam bith. Mu dheireadh, chaidh dà mhodail ionnsachadh inneal, a’ gabhail a-steach Random Forest (RF) agus Support Vector Machine (SVM) a thrèanadh gus na modailean a thogail. bha an dà chuid na modalan RF agus SVM a’ seòrsachadh nan sampallan gu ceart mar adhartach agus àicheil le neo-mhearachdachd 90.0%. Tha seo a’ moladh gu bheil e gu math comasach cleachdadh innleachdas fuadain ann am biosensing stèidhichte air fòn-làimhe.

Figear 3.(a) Clas targaid den fhuasgladh a chaidh a chlàradh nuair a chaidh an sampall ullachadh airson ceum togail ìomhaigh. (b) Eisimpleir de dh’ ìomhaigh a chaidh a thogail aig àm togail dhealbhan. (c) Dèinead dath an fhuasglaidh cyst/AuNPs anns gach tobar den truinnsear 96-tobar a chaidh a thoirt a-mach às an ìomhaigh (b).

A’ cleachdadh Cyst/AuNPs, tha luchd-rannsachaidh air àrd-ùrlar mothachaidh sìmplidh a leasachadh gu soirbheachail airson lorg cruth-tìre methylation agus mothaiche a tha comasach air DNA àbhaisteach a chomharrachadh bho DNA aillse nuair a bhios iad a’ cleachdadh sampallan fala fìor airson sgrìonadh leucemia. Sheall an sensor leasaichte gun robh DNA a chaidh a thoirt a-mach à sampallan fala fìor comasach air meudan beaga de DNA aillse (3nM) a lorg gu luath agus gu cosg-èifeachdach ann an euslaintich leucemia ann an 15 mionaidean, agus sheall e cruinneas de 95.3%. Gus deuchainnean sampall a dhèanamh nas sìmplidhe le bhith a’ cur às don fheum air spectrophotometer, chaidh ionnsachadh innealan a chleachdadh gus dath an fhuasglaidh a mhìneachadh agus eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar daoine àbhaisteach agus aillse a’ cleachdadh dealbh fòn-làimhe, agus bha e comasach cuideachd cruinneas a choileanadh aig 90.0%.

Fiosrachadh: DOI: 10.1039/d2ra05725e