最新研究:中美研究人员开发出糖尿病并发症快速检测方法

【字体: 时间:2019年10月09日 来源:生物通

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  研究人员可以通过分析自由循环DNA中的羟甲基化胞嘧啶来准确检测2型糖尿病患者中危及生命的血管并发症。

  

生物通报道:2型糖尿病患者的长期血糖水平过高会损害整个身体的组织,例如神经,眼睛或肾脏。这些血管并发症是导致患者死亡的主要原因,科学家们一直在努力设计一种无创,简单的方法,在疾病进展过程中及早发现它们。通常,临床医生依靠一系列测试(从尿液筛查和超声检查到眼科检查)来估计发生并发症的风险。如果能有一种生物标志物来检测,那么就能为患者节省时间,为临床医生带来更多便利。

为此,来自武汉大学中南医院,美国芝加哥大学和西北大学的研究人员创建了一项血液测试,可以预测糖尿病患者发生血管并发症的可能性。

这一研究发现公布在10月1日的Clinical Chemistry杂志上。这一研究的关键在于化学标记5-羟甲基胞嘧啶(5-hmC),这是胞嘧啶接受甲基然后被氧化成羟甲基而形成的表观遗传修饰。虽然科学家认为胞嘧啶的甲基化会抑制基因表达,但是羟甲基化与基因激活有关,而且有越来越多的研究证明其与诸如癌症的复杂疾病相关。

在2011年之前,我们还无法将甲基化的胞嘧啶与羟甲基化的胞嘧啶区分开来。然后,芝加哥大学的表观遗传学家Chuan He开发了一种标记技术(称为5-hmC seal),可以有效地“覆盖”特定DNA链上的所有5-羟甲基胞嘧啶。今年早些时候,他的研究小组还利用该工具在早期肝癌患者体内发现了一系列自由循环DNA的表观遗传学变化,他们认为这些变化可作为该疾病的生物标记。

如果血管并发症增加了自由循环DNA的血液水平,那么也就有可能检测出由于血管并发症而可能发生的任何表观遗传学变化。

为了验证这一想法,研究小组在武汉大学招募了62名患者。其中12人没有任何血管并发症,而其余人则出现了一系列症状,包括动脉粥样硬化斑块,心脏病,中风或神经,眼睛或肾脏的损害。

研究人员从每位患者身上抽取了几滴血,提取了他们循环DNA,通过5-hmC seal技术进行检测,同时他们也对DNA进行了测序,并针对每个基因,比较了有血管并发症的患者和没有血管并发症的患者之间羟甲基化的程度。

结果揭示了135个基因在两组之间的羟甲基化模式明显不同。研究人员指出,这些基因通常与胰岛素抵抗或炎症有关。

之后,他们使用机器学习算法确定了16个基因,这些基因在有和没有血管并发症的患者之间具有最明显的差异。研究人员发现,他们可以使用这16个基因的羟甲基化模式将血管并发症的患者与没有血管并发症的患者区分开,准确度达到85%或更高。事实证明,该工具比尿白蛋白(一种被认为是肾脏疾病的标志物)的浓度检测更准确地区分了两组。

“这项研究证明我们的技术非常敏感,不仅可以用于癌症。 。 。而且还包括糖尿病等慢性疾病。”文章作者,Wei Zhang说。

韦恩州立大学(Wayne State University)的糖尿病研究人员Renu Kowluru(未参与这项研究)认为这种方法未来可期,“找到任何无创性的糖尿病并发症标志是一件大事。”

全球有超过4亿糖尿病患者,他们当中大约超过三分之二死于血管并发症,及早发现并发症有利于控制病情、减少死亡。

这一新方法比目前的检测方法快速准确得多,这种快速、精确检测糖尿病并发症的方法,只需几滴血,即可发现糖尿病病人是否出现心脏病、动脉粥样硬化和肾衰竭等危及生命的并发症。

(生物通)


原文标题:

Y. Yang et al., “5-Hydroxymethylcytosines in circulating cell-free DNA reveal vascular complications of type 2 diabetes,” doi:10.1373/clinchem.2019.305508, Clinical Chemistry, 2019.





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