Tès metilasyon ADN konbine avèk smartphones pou tès depistaj byen bonè nan timè ak tès depistaj lesemi ak yon presizyon nan 90.0%!

Deteksyon bonè nan kansè nan ki baze sou byopsi likid se yon nouvo direksyon nan deteksyon kansè nan ak dyagnostik ki te pwopoze pa US Nasyonal Kansè Enstiti a nan dènye ane yo, ak objektif la nan detekte kansè nan bonè oswa menm blesi pre -kansè. Li te lajman itilize kòm yon biomarqueur roman pou dyagnostik la byen bonè nan divès kalite maladi, ki gen ladan kansè nan poumon, timè gastwoentestinal, gliom ak timè jinekolojik.

Aparisyon nan tribin yo idantifye jaden flè metilasyon (methylscape) biomarqueurs gen potansyèl la siyifikativman amelyore ki deja egziste tès depistaj bonè pou kansè nan, mete pasyan nan premye etap la ki ka trete.

Dènyèman, chèchè yo te devlope yon senp ak dirèk platfòm kèk pou deteksyon jaden flè metilasyon ki baze sou cysteamine dekore nanoparticles lò (cyst/AuNPs) konbine avèk yon biosensor smartphone ki baze sou ki pèmèt rapid tès depistaj nan yon pakèt domèn. Ka tès depistaj bonè pou lesemi dwe fèt nan 15 minit apre fè ekstraksyon ADN nan yon echantiyon san, ak yon presizyon nan 90.0%. Tit Atik se deteksyon rapid nan ADN kansè nan san moun lè l sèvi avèk Cysteamine-capped AuNPs ak yon machin aprantisaj ki pèmèt smartphone。

Figi 1. Yon platfòm senp ak vit kèk pou tès depistaj kansè nan atravè konpozan Cyst/AuNP yo ka akonpli nan de etap senp.

Sa a yo montre nan Figi 1. Premyèman, yo te yon solisyon akeuz itilize yo fonn fragman yo ADN. Lè sa a, AuNP yo te ajoute nan solisyon melanje a. Nòmal ak malfezan ADN gen pwopriyete metilasyon diferan, sa ki lakòz fragman ADN ak diferan modèl pwòp tèt ou-asanble. Nòmal ADN granula blesi ak evantyèlman granula cyst/AuNPs, ki rezilta yo nan nati a wouj-deplase nan sak/AuNPs, se konsa ke yon chanjman nan koulè soti nan wouj nan koulè wouj violèt ka obsève ak je a toutouni. Nan contrast, pwofil la metilasyon inik nan ADN kansè nan mennen nan pwodiksyon an nan pi gwo grap nan fragman ADN.

Imaj nan 96-byen plak yo te pran lè l sèvi avèk yon kamera smartphone. ADN kansè nan te mezire pa yon smartphone ekipe ak aprantisaj machin konpare ak metòd spèktroskopi ki baze sou.

Tès depistaj kansè nan echantiyon san reyèl

Pou yon ekstansyon pou sèvis piblik la nan platfòm la kèk, envestigatè yo aplike yon Capteur ki avèk siksè distenge ant ADN nòmal ak kansè nan echantiyon san reyèl. Modèl metilasyon nan sit CpG epigenetically kontwole ekspresyon jèn. Nan prèske tout kalite kansè, chanjman nan metilasyon ADN e konsa nan ekspresyon jèn ki ankouraje tumourigenesis yo te obsève pou altène.

Kòm yon modèl pou lòt kansè ki asosye ak metilasyon ADN, chèchè yo te itilize echantiyon san ki soti nan pasyan lesemi ak kontwòl ki an sante yo mennen ankèt sou efikasite nan jaden flè nan metilasyon nan diferansye kansè leukaemic. Sa a biomarqueur peyizaj metilasyon pa sèlman pèfòme ki deja egziste metòd tès depistaj lesemi rapid, men tou demontre posibilite a nan pwolonje nan deteksyon bonè nan nan yon pakèt domèn kansè lè l sèvi avèk sa a épreuve ki senp ak dwat.

ADN nan echantiyon san ki soti nan 31 pasyan lesemi ak 12 moun ki an sante te analize. Jan yo montre nan trase bwat la nan Figi 2A, absorption relatif la nan echantiyon yo kansè nan (ΔA650/525) te pi ba pase sa yo ki an ADN soti nan echantiyon nòmal. Sa a te sitou akòz idrofobite a ranfòse ki mennen ale nan agrégation dans nan ADN kansè, ki anpeche agrégation nan sak/AuNPs. Kòm yon rezilta, sa yo nanoparticules yo te konplètman gaye nan kouch yo deyò nan granula yo kansè, ki a nan yon dispèsyon diferan nan sak/AuNPs adsorbed sou nòmal ak kansè nan ADN granula. Koub ROC yo te Lè sa a, pwodwi pa varye papòt la soti nan yon valè minimòm de ΔA650/525 nan yon valè maksimòm.

Figi 2. (a) valè absorption relatif nan solisyon cyst/AuNPs ki montre prezans nan nòmal (ble) ak kansè (wouj) ADN nan kondisyon optimize

(DA650/525) nan simityè bwat; (b) analiz ROC ak evalyasyon tès dyagnostik yo. (c) Matris konfizyon pou dyagnostik la nan pasyan nòmal ak kansè. (D) sansiblite, espesifik, valè prediksyon pozitif (PPV), valè prediksyon negatif (NPV) ak presizyon nan metòd la devlope.

Jan yo montre nan Figi 2b, zòn nan anba koub la ROC (AUC = 0.9274) jwenn pou Capteur a devlope te montre segondè sansiblite ak espesifik. Kòm ou ka wè nan trase bwat la, pwen ki pi ba ki reprezante gwoup ADN nòmal la pa byen separe de pwen ki pi wo ki reprezante gwoup ADN kansè a; Se poutèt sa, yo te itilize retou annaryè lojistik pou distenksyon ant gwoup nòmal ak kansè yo. Bay yon seri varyab endepandan, li estime pwobabilite pou yon evènman ki rive, tankou yon kansè nan oswa gwoup nòmal. Varyab yo depandan chenn ant 0 ak 1. rezilta a se Se poutèt sa yon pwobabilite. Nou detèmine pwobabilite idantifikasyon kansè (P) ki baze sou ΔA650/525 jan sa a.

kote b = 5.3533, w1 = -6.965. Pou klasifikasyon echantiyon, yon pwobabilite ki mwens pase 0.5 endike yon echantiyon nòmal, pandan y ap yon pwobabilite pou 0.5 oswa pi wo endike yon echantiyon kansè. Figi 2C pentire matris la konfizyon ki te pwodwi soti nan kite-li-pou kont li kwa-validation a, ki te itilize valide estabilite nan metòd la klasifikasyon. Figi 2D rezime evalyasyon an tès dyagnostik nan metòd la, ki gen ladan sansiblite, espesifik, valè prediksyon pozitif (PPV) ak valè prediksyon negatif (NPV).

Smartphone ki baze sou biosensors

Plis senplifye tès echantiyon san yo pa itilize nan spektrofotomètr, chèchè yo te itilize entèlijans atifisyèl (AI) entèprete koulè a ​​nan solisyon an ak distenge ant moun ki nòmal ak kansè. Bay sa a, yo te itilize vizyon òdinatè tradui koulè a ​​nan solisyon an sist/AuNPs nan ADN nòmal (koulè wouj violèt) oswa ADN kansè (wouj) lè l sèvi avèk imaj nan 96-byen plak pran nan yon kamera telefòn mobil. Entèlijans atifisyèl ka diminye depans ak amelyore aksè nan entèpretasyon koulè a ​​nan solisyon nanoparticle, ak san yo pa itilize nan nenpòt ki Pwodwi pou Telefòn pyès ki nan konpitè smartphone. Finalman, de modèl aprantisaj machin, ki gen ladan forè o aza (RF) ak sipò machin vektè (SVM) yo te resevwa fòmasyon yo konstwi modèl yo. Tou de modèl yo RF ak SVM kòrèkteman klase echantiyon yo kòm pozitif ak negatif ak yon presizyon nan 90.0%. Sa a sijere ke itilize nan entèlijans atifisyèl nan telefòn mobil ki baze sou biosensing se byen posib.

Figi 3. (a) klas sib nan solisyon an anrejistre pandan preparasyon an nan echantiyon an pou etap la akizisyon imaj. (b) Egzanp imaj pran pandan etap akizisyon imaj la. (c) Entansite koulè nan solisyon an cyst/AuNPs nan chak byen nan plak la 96-byen ekstrè soti nan imaj la (B).

Sèvi ak Cyst/AuNPs, chèchè yo te avèk siksè devlope yon platfòm senp kèk pou deteksyon jaden flè metilasyon ak yon Capteur ki kapab distenge ADN nòmal soti nan ADN kansè nan lè w ap itilize echantiyon san reyèl pou tès depistaj lesemi. Capteur a devlope demontre ke ADN extrait soti nan echantiyon san reyèl te kapab rapidman ak pri-efektivman detekte ti kantite ADN kansè nan (3nm) nan pasyan lesemi nan 15 minit, epi li te montre yon presizyon nan 95.3%. Plis senplifye tès echantiyon pa elimine bezwen pou yon spektrofotomètr, yo te aprann machin itilize entèprete koulè a ​​nan solisyon an ak distenksyon ant moun nòmal ak kansè nan lè l sèvi avèk yon foto telefòn mobil, ak presizyon te tou kapab reyalize nan 90.0%.

Referans: doi: 10.1039/d2ra05725e