dealbh
Tha lorg tràth aillse stèidhichte air biopsy leaghaidh na dhòigh ùr air lorg is breithneachadh aillse a mholadh Institiud Nàiseanta Ailse nan SA anns na bliadhnachan mu dheireadh, leis an amas aillse tràth no eadhon lotan ro-aillseach a lorg. Chaidh a chleachdadh gu farsaing mar chomharradh bith-eòlasach ùr airson breithneachadh tràth air diofar aillsean, a’ gabhail a-steach aillse sgamhain, tumhair gastrointestinal, gliomas agus tumhair gineaeco-eòlach.
Tha comas aig àrd-ùrlaran a tha a’ tighinn am bàrr gus bith-chomharran cruth-tìre meitileachaidh (Methylscape) a chomharrachadh sgrìonadh tràth a th’ ann mar-thà airson aillse a leasachadh gu mòr, 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 le cysteamine (Cyst/AuNPs) còmhla ri biosensor stèidhichte air fòn cliste a leigeas le sgrìonadh tràth luath air raon farsaing de tumhair. Faodar sgrìonadh tràth airson leucemia a dhèanamh taobh a-staigh 15 mionaidean às deidh DNA a thoirt a-mach à sampall fala, le cruinneas de 90.0%. Is e tiotal an artaigil lorg luath air DNA aillse ann am fuil daonna a’ cleachdadh AuNPs le còmhdach cysteamine agus fòn cliste le comas ionnsachaidh innealan.
Figear 1. Faodar àrd-ùrlar mothachaidh sìmplidh is luath airson sgrìonadh aillse tro cho-phàirtean Cyst/AuNPs a choileanadh ann an dà cheum shìmplidh.
Tha seo air a shealltainn ann am Figear 1. An toiseach, chaidh fuasgladh uisgeach a chleachdadh gus na criomagan DNA a sgaoileadh. Chaidh Cyst/AuNPs an uair sin a chur ris an fhuasgladh mheasgaichte. Tha feartan meitileachaidh eadar-dhealaichte aig DNA àbhaisteach agus malignant, agus mar thoradh air sin tha criomagan DNA le pàtrain fèin-chruinneachaidh eadar-dhealaichte ann. Bidh DNA àbhaisteach a’ cruinneachadh gu socair agus mu dheireadh a’ cruinneachadh Cyst/AuNPs, agus mar thoradh air sin tha nàdar dearg-ghluasadach Cyst/AuNPs ann, gus am faicear atharrachadh ann an dath bho dhearg gu purpaidh leis an t-sùil rùisgte. An coimeas ri sin, tha pròifil meitileachaidh sònraichte DNA aillse a’ leantainn gu cinneasachadh cruinneachaidhean nas motha de chriomagan DNA.
Chaidh dealbhan de phlàtaichean 96-tobar a thogail le camara fòn cliste. Chaidh DNA aillse a thomhas le fòn cliste uidheamaichte le ionnsachadh innealan an taca ri dòighean stèidhichte air speactroscopaidh.
Sgrìonadh aillse ann an sampallan fala fìor
Gus goireasachd an àrd-ùrlair mothachaidh a leudachadh, chuir an luchd-rannsachaidh mothachaidh an sàs a rinn eadar-dhealachadh soirbheachail eadar DNA àbhaisteach agus aillseach ann an sampallan fala fìor. Bidh pàtrain meitileachaidh aig làraichean CpG a’ riaghladh abairt gine gu epigenetach. Anns cha mhòr a h-uile seòrsa aillse, thathas air atharrachaidhean fhaicinn ann am meitileachadh DNA agus mar sin ann an abairt ginean a bhrosnaicheas tumourigeneis a’ dol mu seach.
Mar mhodail airson aillsean eile co-cheangailte ri methylation DNA, 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 aillsean leucemia. Chan e a-mhàin gu bheil am biomarker cruth-tìre methylation seo a’ dèanamh nas fheàrr na na dòighean sgrìonaidh luath leucemia a th’ ann mar-thà, ach tha e cuideachd a’ sealltainn cho comasach ‘s a tha e leudachadh gu lorg tràth air raon farsaing de aillsean a’ cleachdadh an deuchainn shìmplidh is dhìreach seo.
Chaidh DNA bho shampaill fala bho 31 euslaintich le leucemia agus 12 neach fallain a sgrùdadh. Mar a chithear anns a’ phlota bogsa ann am Figear 2a, bha an gabhail a-steach coimeasach de na sampallan aillse (ΔA650/525) nas ìsle na an DNA bho shampaill àbhaisteach. Bha seo gu ìre mhòr mar thoradh air an hydrophobicity nas fheàrr a lean gu cruinneachadh dùmhail de DNA aillse, a chuir casg air cruinneachadh Cyst/AuNPs. Mar thoradh air an sin, bha na nanoparticles seo sgapte gu tur anns na sreathan a-muigh de na cruinneachaidhean aillse, agus mar thoradh air an sin bha sgaoileadh eadar-dhealaichte de Cyst/AuNPs air an gabhail a-steach air cruinneachaidhean DNA àbhaisteach agus aillse. Chaidh lùban ROC a chruthachadh an uairsin le bhith ag atharrachadh an stairsnich bho luach as ìsle de ΔA650/525 gu luach as àirde.
Figear 2.(a) Luachan sùghaidh coimeasach fuasglaidhean cyst/AuNPs a’ sealltainn làthaireachd DNA àbhaisteach (gorm) agus aillseach (dearg) fo chumhachan leasaichte
(DA650/525) de phlotaichean bogsa; (b) Mion-sgrùdadh ROC agus measadh air deuchainnean breithneachaidh. (c) Maitrís troimh-chèile airson breithneachadh euslaintich àbhaisteach agus aillse. (d) Mothachaidh, sònrachas, luach ro-innseach deimhinneach (PPV), luach ro-innseach àicheil (NPV) agus cruinneas na modh-obrach a chaidh a leasachadh.
Mar a chithear ann am Figear 2b, sheall an raon fon lùb ROC (AUC = 0.9274) a fhuaireadh airson an sensor a chaidh a leasachadh cugallachd agus sònrachas àrd. Mar a chithear bhon phlota bogsa, chan eil am puing as ìsle a tha a’ riochdachadh a’ bhuidheann DNA àbhaisteach air a sgaradh gu math bhon phuing as àirde a tha a’ riochdachadh a’ bhuidheann DNA aillse; mar sin, chaidh ath-tharraing loidsistigeach a chleachdadh gus eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar na buidhnean àbhaisteach agus aillse. Le seata de chaochladairean neo-eisimeileach, tha e a’ measadh coltachd tachartas, leithid aillse no buidheann àbhaisteach. Tha an caochladair eisimeileach eadar 0 agus 1. Mar sin, is e coltachd an toradh. Cho-dhùin sinn 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’ comharrachadh sampall àbhaisteach, agus tha coltachd de 0.5 no nas àirde a’ comharrachadh sampall aillse. Tha Figear 2c a’ sealltainn a’ mhaitris troimh-chèile a chaidh a chruthachadh bhon dearbhadh-crois “leig leis fhèin”, a chaidh a chleachdadh gus seasmhachd an dòigh-obrach seòrsachaidh a dhearbhadh. Tha Figear 2d a’ toirt geàrr-chunntas air measadh deuchainn breithneachaidh an dòigh-obrach, a’ gabhail a-steach cugallachd, sònrachas, luach ro-innseach dearbhach (PPV) agus luach ro-innseach àicheil (NPV).
Bith-mhothachaidhean stèidhichte air fònaichean sgairteil
Gus deuchainnean sampallan a dhèanamh nas sìmplidhe gun a bhith a’ cleachdadh speactrofotomeatairean, chleachd an luchd-rannsachaidh inntleachd shaorga (AI) gus dath an fhuasglaidh a mhìneachadh agus gus eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar daoine àbhaisteach agus aillseach. Air sgàth seo, chaidh lèirsinn coimpiutair a chleachdadh gus dath fuasgladh Cyst/AuNPs eadar-theangachadh gu DNA àbhaisteach (purpaidh) no DNA aillseach (dearg) a’ cleachdadh ìomhaighean de phlàtaichean 96-tobar a chaidh a thogail tro chamara fòn-làimhe. Faodaidh inntleachd shaorga cosgaisean a lughdachadh agus ruigsinneachd a leasachadh ann a bhith a’ mìneachadh dath fuasglaidhean nanoparticle, agus gun a bhith a’ cleachdadh bathar-cruaidh optigeach no goireasan fòn cliste sam bith. Mu dheireadh, chaidh dà mhodail ionnsachaidh innealan, nam measg Random Forest (RF) agus Support Vector Machine (SVM), a thrèanadh gus na modailean a thogail. Rinn an dà chuid modailean RF agus SVM seòrsachadh ceart air na sampallan mar dheimhinneach agus àicheil le cruinneas de 90.0%. Tha seo a’ moladh gu bheil e gu math comasach inntleachd shaorga a chleachdadh ann am bith-mhothachadh stèidhichte air fòn-làimhe.
Figear 3.(a) Clas targaid an fhuasglaidh a chaidh a chlàradh nuair a bha an sampall ga ullachadh airson a’ cheum togail ìomhaigh. (b) Eisimpleir de ìomhaigh a chaidh a thogail nuair a bha an ìomhaigh ga togail. (c) Dian-dath an fhuasglaidh cyst/AuNPs anns gach tobar den phlàta 96-tobar a chaidh a thoirt a-mach às an ìomhaigh (b).
Le bhith a’ cleachdadh Cyst/AuNPs, tha luchd-rannsachaidh air àrd-ùrlar mothachaidh sìmplidh a leasachadh gu soirbheachail airson lorg cruth-tìre methylation agus mothachaire comasach air DNA àbhaisteach aithneachadh bho DNA aillse nuair a thathar a’ cleachdadh sampallan fala fìor airson sgrìonadh leucemia. Sheall am mothachaire a chaidh a leasachadh 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’ cuir às don fheum air speactrofotomeatair, chaidh ionnsachadh innealan a chleachdadh gus dath an fhuasglaidh a mhìneachadh agus eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar daoine àbhaisteach agus aillseach a’ cleachdadh dealbh fòn-làimhe, agus bha e comasach cruinneas a choileanadh aig 90.0% cuideachd.
Tùs-iomraidh: DOI: 10.1039/d2ra05725e
Àm puist: 18 Gearran 2023
Roghainnean prìobhaideachd