利用纳米孔DNA技术从血液样本中检测癌症生物标志物

【字体: 时间:2022年06月29日 来源:JACS Au

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  东京农业技术大学的一项新研究展示了一种利用纳米孔DNA计算技术检测microRNA表达模式的方法。胆管癌的miRNAs信息编码在诊断dna中,并通过纳米孔分析电解码。利用该系统,他们成功地从胆管癌患者的血浆中无标记检测miRNA表达模式。

  

胆管癌又称胆管癌,是一种以高死亡率为特征的癌症类型。在诊断的时候,大多数胆管癌已经是典型的不治之症。因此,迫切需要胆管癌的早期诊断方法。

液体活检,即对非固体生物组织(如血液)进行取样,作为一种快速、无创的癌症诊断方法,正在引起人们的兴趣。与传统的需要手术和全身麻醉的活检不同,液体血液活检只需要几毫升血液,对病人的伤害最小。

采样后,血液被筛选以寻找特定的标记物来表明癌组织的存在。例如,特异模式的microRNA (miRNA),短的非编码RNA链,与不同类型的癌症相关,可以用于从液体活组织检查中高精度诊断癌症。然而,血液样本中低浓度的miRNA使其检测具有挑战性。

东京农工大学的研究人员开发了一种基于DNA计算技术的检测癌症miRNA模式的新方法。开发的方法显示,作为一种有潜力的工具,通过低浓度的目标生物标志物液体活检进行简单和早期癌症诊断。该研究结果于2022年6月26日发表在同行评议期刊《JACS Au》上。

通讯作者、日本东京农业技术大学(TUAT)教授河野龙治(Ryuji Kawano)说:“DNA计算利用编码信息的DNA分子的生化反应,以形式逻辑为基础解决问题,这与普通计算机的做法相同。”“在这种情况下,一种诊断性DNA分子被设计成能够结合与胆管癌相关的五种不同的miRNA。在与miRNA分子结合的过程中,诊断性DNA将miRNA的表达模式转化为包含在核酸结构形式的信息。”

为了读取这些信息,科学家们使用了一种叫做纳米孔解码的方法。在这种方法中,DNA通过一个纳米大小的孔或“孔”。当分子通过小孔时,它会阻碍电流通过小孔。然后可以测量通过小孔的电流中的这些扰动,并用来推断通过的分子的性质。在诊断性DNA的情况下,结合的miRNAs将从DNA中“解压缩”,导致当前特征振幅和持续时间的抑制。通过对miRNA模式解压缩数据的统计分析,科学家们甚至能够从极低浓度miRNA的临床样本中识别癌症特异性表达模式。这是纳米孔诊断领域的一个重大进步,因为纳米孔测量通常被认为无法检测如此低水平的核酸,这削弱了该技术在临床应用中的应用。

文章标题

Pattern Recognition of microRNA Expression in Body Fluids Using Nanopore Decoding at Subfemtomolar Concentrations


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