Tástáil meitile DNA in éineacht le fóin chliste chun scagadh luath a dhéanamh ar siadaí agus scagthástáil leoicéime le cruinneas 90.0%!

Is é atá i mbrath luath ailse bunaithe ar bhithóipse leachtach ná treo nua de bhrath ailse agus diagnóis a mhol Institiúid Náisiúnta Ailse na Stát Aontaithe le blianta beaga anuas, agus é mar aidhm aige ailse luath nó fiú loit réamhthréimhseacha a bhrath. Baineadh úsáid fhorleathan as mar bhithchomharthaí nua chun diagnóis luath a dhéanamh ar urchóidí éagsúla, lena n -áirítear ailse scamhóg, siadaí gastrointestinal, gliomas agus siadaí gínéiceolaíocha.

Tá an poitéinseal ag teacht chun cinn na n -ardán chun tírdhreach meitile (methylscape) a aithint chun an scagthástáil luath atá ann cheana a fheabhsú le haghaidh ailse, ag cur othair ag an gcéim is luaithe inchóirithe.

Le déanaí, tá taighdeoirí tar éis ardán braite simplí agus díreach a fhorbairt le haghaidh braite tírdhreacha meitile bunaithe ar nanacháithníní óir maisithe cysteamine (cyst/AuNPs) in éineacht le biosensor atá bunaithe ar fhón cliste a chuireann ar chumas luath-scagthástáil tapa ar raon leathan siadaí. Is féidir scagthástáil luath le haghaidh leoicéime a dhéanamh laistigh de 15 nóiméad tar éis eastóscadh DNA ó shampla fola, le cruinneas 90.0%. Is é an teideal airteagal ná DNA ailse a bhrath go gasta i bhfuil an duine ag baint úsáide as AuNPs-chaipín cysteamine agus fón cliste cumasaithe ag meaisín。。

Figiúr.

Léirítear é seo i bhFigiúr 1. Ar an gcéad dul síos, baineadh úsáid as tuaslagán uiscí chun na blúirí DNA a dhíscaoileadh. Ansin cuireadh Cyst/AuNPS leis an tuaslagán measctha. Tá airíonna meitileáite difriúla ag gnáth-DNA agus DNA urchóideacha, agus mar thoradh air sin tá blúirí DNA le patrúin éagsúla féin-tionóil. Déanann gnáth-chomhiomláin DNA go scaoilte agus ar deireadh thiar comhbhailíonn siad lamhnán/AuNPs, rud a fhágann go bhfuil nádúr dearg-aistrithe na lamhnán/auNPs, ionas gur féidir athrú ar dhath ó dhearg go corcra a bhreathnú leis an tsúil nocht. I gcodarsnacht leis sin, is é an toradh a bhíonn ar phróifíl mheitileála uathúil DNA ailse ná braislí níos mó de bhloic DNA a tháirgeadh.

Tógadh íomhánna de phlátaí 96-mhaith ag baint úsáide as ceamara fóin chliste. Rinneadh DNA ailse a thomhas trí fhón cliste a bhí feistithe le foghlaim meaisín i gcomparáid le modhanna bunaithe ar speictreascópacht.

Scagadh ailse i bhfíor -shamplaí fola

Chun fóntais an ardáin braite a leathnú, chuir na himscrúdaitheoirí braiteoir i bhfeidhm a rinne idirdhealú go rathúil idir gnáth -DNA agus ailse i samplaí fola fíor. Déanann patrúin mheitileála ag suíomhanna CpG rialáil ar léiriú géine go eipiciúil. I mbeagnach gach cineál ailse, breathnaíodh athruithe ar mheitiliú DNA agus mar sin i léiriú géinte a chuireann mealltanna chun cinn.

Mar mhúnla le haghaidh ailse eile a bhaineann le meitiliú DNA, d'úsáid na taighdeoirí samplaí fola ó othair leoicéime agus rialuithe sláintiúla chun éifeachtúlacht an tírdhreacha mheitileála a fhiosrú chun ailse leukaemic a idirdhealú. Ní hamháin go sáraíonn an bithchomharthaí tírdhreacha meitile seo modhanna scagtha tapaidh leoicéime atá ann cheana féin, ach léiríonn sé freisin an fhéidearthacht a bhaineann le raon leathan ailse a bhrath go luath ag baint úsáide as an measúnacht shimplí agus shimplí seo.

Rinneadh anailís ar DNA ó shamplaí fola ó 31 othar leoicéime agus 12 duine sláintiúil. Mar a thaispeántar sa phlota bosca i bhFigiúr 2A, bhí ionsúiteacht choibhneasta na samplaí ailse (ΔA650/525) níos ísle ná ionsú DNA ó ghnáth -shamplaí. Tharla sé seo go príomha mar gheall ar an hidreafófacht fheabhsaithe as ar tháinig comhiomlánú dlúth ar DNA ailse, rud a chuir cosc ​​ar chomhiomlánú cyst/AuNPs. Mar thoradh air sin, bhí na nanacháithníní seo scaipthe go hiomlán i sraitheanna seachtracha na gcomhiomlán ailse, agus mar thoradh air sin scaiptear cyst/AuNPs a bhí asbhainte ar ghnáth -chomhiomláin DNA ailse agus ailse. Gineadh cuair ROC ansin tríd an tairseach a athrú ó íosluach ΔA650/525 go dtí uasluach.

Figiúr 2. (a) Luachanna ionsúite coibhneasta de réitigh lamhnán/AuNPS a thaispeánann DNA gnáth (gorm) agus ailse (dearg) faoi choinníollacha optamaithe

(DA650/525) de cheapacha bosca; (b) Anailís agus meastóireacht ROC ar thástálacha diagnóiseacha. (c) Maitrís mearbhaill chun gnáth -othair agus othair ailse a dhiagnóisiú. (d) íogaireacht, sainiúlacht, luach réamh -mheasta dearfach (PPV), luach réamh -mheasta diúltach (NPV) agus cruinneas an mhodha forbartha.

Mar a thaispeántar i bhFigiúr 2B, léirigh an limistéar faoin gcuar ROC (AUC = 0.9274) a fuarthas don bhraiteoir forbartha íogaireacht agus sainiúlacht ard. Mar is léir ón bplota bosca, níl an pointe is ísle a dhéanann ionadaíocht ar an ngnáthghrúpa DNA scartha go maith ón bpointe is airde a dhéanann ionadaíocht ar an ngrúpa DNA ailse; Dá bhrí sin, baineadh úsáid as aischéimniú loighistice chun idirdhealú a dhéanamh idir na gnáthghrúpaí agus na grúpaí ailse. Mar gheall ar shraith athróg neamhspleách, measann sé go bhfuil an dóchúlacht go dtarlóidh teagmhas, mar ailse nó gnáthghrúpa. Tá dóchúlacht ag baint leis na raonta athraitheacha spleácha idir 0 agus 1. Dá bhrí sin is dóchúlacht é. Shocraíomar an dóchúlacht go sainaithint ailse (P) bunaithe ar ΔA650/525 mar seo a leanas.

áit a bhfuil b = 5.3533, W1 = -6.965. Maidir le haicmiú samplach, léiríonn dóchúlacht níos lú ná 0.5 sampla gnáth, agus léiríonn dóchúlacht 0.5 nó níos airde sampla ailse. Léiríonn Figiúr 2c an mhaitrís mearbhaill a ghintear ón gcros-bhailíochtú saor-neamhspleách, a úsáideadh chun cobhsaíocht an mhodha aicmithe a bhailíochtú. Tugann Figiúr 2D achoimre ar an meastóireacht ar an tástáil dhiagnóiseach ar an modh, lena n -áirítear íogaireacht, sainiúlacht, luach réamh -mheasta dearfach (PPV) agus luach réamh -mheasta diúltach (NPV).

Biosensors bunaithe ar fhón cliste

Chun tástáil shamplach a shimpliú níos mó gan speictreafótaiméadair a úsáid, d'úsáid na taighdeoirí faisnéis shaorga (AI) chun dath an tuaslagáin a léirmhíniú agus chun idirdhealú a dhéanamh idir gnáth -dhaoine aonair agus daoine ailseach. Mar gheall air seo, baineadh úsáid as fís ríomhaireachta chun dath an tuaslagáin lamhnán/AUNPS a aistriú go gnáth DNA (corcra) nó DNA ailseach (dearg) ag baint úsáide as íomhánna de phlátaí 96-mhaith a tógadh trí cheamara fón póca. Is féidir le hintleacht shaorga costais a laghdú agus inrochtaineacht a fheabhsú maidir le dath na n -réiteach nanacháithníní a léirmhíniú, agus gan aon ghabhálacha smartphone crua -earraí optúla a úsáid. Ar deireadh, cuireadh oiliúint ar dhá mhúnla foghlama meaisín, lena n -áirítear foraois randamach (RF) agus meaisín veicteoir tacaíochta (SVM) chun na samhlacha a thógáil. Rangaigh na samhlacha RF agus SVM araon na samplaí a bheith dearfach agus diúltach i gceart le cruinneas 90.0%. Tugann sé seo le tuiscint gur féidir úsáid na hintleachta saorga i mbithshaothrú fón póca-bhunaithe.

Figiúr 3. (a) Sprioc -aicme an tuaslagáin a taifeadadh le linn ullmhú an tsampla don chéim éadála íomhá. (b) Íomhá mar shampla a tógadh le linn na céime éadála íomhá. .

Ag baint úsáide as lamhnán/AUNPS, d'fhorbair taighdeoirí ardán braite simplí a fhorbairt go rathúil le haghaidh braite tírdhreacha meitile agus braiteoir a bhfuil ar a gcumas idirdhealú a dhéanamh idir gnáth -DNA ó DNA ailse agus fíor -shamplaí fola a úsáid le haghaidh scagthástála leoicéime. Léirigh an braiteoir forbartha go raibh DNA a baineadh as fíor-shamplaí fola in ann méideanna beaga DNA ailse (3nm) a bhrath go tapa agus go cost-éifeachtach in othair leoicéime i 15 nóiméad, agus léirigh sé cruinneas de 95.3%. Chun tástáil shamplach a shimpliú tuilleadh trí dheireadh a chur leis an ngá atá le speictreafóiméadar, baineadh úsáid as foghlaim meaisín chun dath an tuaslagáin a léirmhíniú agus chun idirdhealú a dhéanamh idir gnáth -dhaoine aonair agus daoine aonair ailse ag baint úsáide as grianghraf fón póca, agus bhí cruinneas in ann a bhaint amach ag 90.0%.

Tagairt: doi: 10.1039/d2ra05725e