Testkirina methylasyonê ya DNA-yê bi têlefonên têlefonê re ji bo verastkirina zû ya tumor û vekolîna leukemiyê bi rastbûna% 90.0!

Tespîtkirina zû ya penceşêrê li ser bingeha biopsiya şil rêgezek nû ya vedîtin û teşhîskirina penceşêrê ye ku ji hêla Enstîtuya Penceşêrê ya Neteweyî ya Dewletên Yekbûyî ve di van salên dawî de hatî pêşniyar kirin, bi mebesta tesbîtkirina penceşêrê ya zû an jî birînên pêş-kanser. Ew bi berfirehî wekî biyomarkerek nû ji bo teşhîskirina zû ya nexweşiyên cûrbecûr, di nav de kansera pişikê, tîmorên gastrointestinal, gliomas û tumorên jînekolojîk tê bikar anîn.

Derketina platformên ji bo naskirina biyomarkerên perestgeha metîlasyonê (Methylscape) xwedan potansiyel e ku bi girîngî ceribandina destpêkê ya heyî ya ji bo penceşêrê baştir bike, nexweşan di qonaxa herî zû ya dermankirinê de dihêle.

Di van demên dawî de, lêkolîneran platformek hestiyar a hêsan û rasterast ji bo vedîtina perestgeha methylasyonê li ser bingeha nanoparçeyên zêr ên xemilandî cysteamine (Cyst / AuNPs) ku bi biyosensorek-bingeha smartphone-ê re têkildar e ku verastkirina zû zû ya cûrbecûr tîmoran pêk tîne. Paqijkirina zû ji bo leukemia dikare di nav 15 hûrdeman de piştî derxistina DNA ji nimûneyek xwînê, bi rastbûna 90.0% were kirin. Sernavê gotarê bi karanîna AuNP-yên bi cysteamine û smartfonek fêrbûna makîneyê vedîtina bilez a DNA-ya penceşêrê di xwîna mirovan de ye.

Figure 1. Platformek hîskirinê ya sade û bilez ji bo vekolîna penceşêrê bi riya pêkhateyên Cyst/AuNPs dikare di du gavên hêsan de pêk were.

Ev di jimar 1 de tê nîşandan. Pêşî, çareseriyek avî ji bo helandina perçeyên DNAyê hate bikar anîn. Dûv re kîst/AuNP li çareseriya tevlihev hatin zêdekirin. ADN-ya normal û xerab xwedî taybetmendiyên metilasyonê yên cihê ne, di encamê de perçeyên DNA-yê bi şêwazên xwe-civhevkirinê yên cihêreng çêdibin. ADN-ya normal bi lez û bez li hev kom dibe û di dawiyê de Kîs/AuNP kom dibe, ku di encamê de xwezaya sor-guhartî ya Kîstî/AuNP çêdibe, ji ber vê yekê guhertina rengê ji sor berbi mor bi çavê rût dikare were dîtin. Berevajî vê, profîla methylasyonê ya bêhempa ya DNAya penceşêrê dibe sedema hilberîna komên mezin ên perçeyên DNA.

Wêneyên lewheyên 96-kanî bi kamerayek smartphone hatin kişandin. DNA-ya penceşêrê ji hêla têlefonek ku bi fêrbûna makîneyê ve girêdayî ye li gorî rêbazên spectroscopy-ê hate pîvandin.

Di nimûneyên xwînê yên rastîn de vekolîna penceşêrê

Ji bo dirêjkirina karanîna platforma hîskirinê, vekoleran senzorek ku di nimûneyên xwîna rastîn de bi serfirazî di navbera DNAya normal û penceşêrê de ji hev vediqetîne bicîh kirin. Nimûneyên metîlasyonê li cihên CpG bi epigenetîk vegotina genê birêkûpêk dikin. Hema hema di hemî cûreyên penceşêrê de, guhertinên di metilasyona DNA de û bi vî rengî di vegotina genên ku tîmorgenezê pêşve dixin de wekî alternatîf hatine dîtin.

Wekî modelek ji bo penceşêrên din ên ku bi methylasyona DNA re têkildar in, lêkolîner nimûneyên xwînê yên ji nexweşên leukemiyê û kontrolên saxlem bikar anîn da ku li ser bandoriya perestgeha methylasyonê di cûdakirina penceşêrên leukemîk de lêkolîn bikin. Ev biyomarkera perestgeha metîlasyonê ne tenê ji rêgezên lêgerîna leukemiya bilez ên heyî derdixe pêş, lê di heman demê de bi karanîna vê ceribandina sade û rasterast fersendiya dirêjkirina tespîtkirina zû ya cûrbecûr penceşêrê jî destnîşan dike.

DNAya ji nimûneyên xwînê yên 31 nexweşên leukemiyê û 12 kesên saxlem hat analîzkirin. wekî ku di xêza 2a de di xêza qutîkê de tê xuyang kirin, vegirtina têkildar a nimûneyên penceşêrê (ΔA650/525) ji ya DNAya ji nimûneyên normal kêmtir bû. ev bi giranî ji ber zêdebûna hîdrofobîkbûnê bû ku rê li ber kombûna zexm a DNAya penceşêrê vedikir, ku pêşî li berhevbûna Kîst/AuNP girt. Wekî encamek, van nanoparçeyan bi tevahî di tebeqeyên derveyî yên berhevokên penceşêrê de belav bûn, ku di encamê de belavbûnek cihêreng a Kîst/AuNP-yên ku li ser tevheviyên DNA yên normal û penceşêrê hatine vegirtin. Dûv re kavilên ROC-ê bi guheztina tixûbê ji nirxek herî kêm ΔA650/525 berbi nirxek herî zêde ve hatin afirandin.

Figure 2.(a) Nirxên vegirtinê yên têkildar ên çareseriyên kîst/AuNPs ku hebûna ADN-ya normal (şîn) û penceşêrê (sor) di bin şert û mercên xweşbîn de nîşan dide.

(DA650/525) ji pariyên qutiyê; (b) Analîza ROC û nirxandina ceribandinên tespîtkirinê. (c) Matrixa tevliheviyê ji bo teşhîsa nexweşên normal û penceşêrê. (d) Hestiyarî, taybetmendî, nirxa pêşbîniya erênî (PPV), nirxa pêşbîniya neyînî (NPV) û rastbûna rêbaza pêşkeftî.

Wekî ku di Figure 2b de tê xuyang kirin, devera li binê kêşeya ROC (AUC = 0.9274) ku ji bo senzora pêşkeftî hatî wergirtin hesasiyet û taybetmendiyek bilind nîşan da. Wekî ku ji nexşeya qutikê tê dîtin, xala herî jêrîn ku koma DNA ya normal temsîl dike, ji xala herî bilind a koma DNA ya penceşêrê temsîl dike baş nayê veqetandin; ji ber vê yekê, regresyona lojîstîkî hate bikar anîn da ku di navbera komên normal û penceşêrê de cûda bike. Ji ber komek guhêrbarên serbixwe, ew îhtîmala rûdana bûyerek, wek kansera an komek normal, texmîn dike. Guherbara girêdayî di navbera 0 û 1 de ye. Ji ber vê yekê encam îhtimalek e. Me îhtîmala nasnameya penceşêrê (P) li ser bingeha ΔA650/525 wiha destnîşan kir.

ku b=5.3533,w1=-6.965. Ji bo dabeşkirina nimûneyê, îhtîmalek ji 0.5 kêmtir nimûneyek normal nîşan dide, dema ku îhtîmalek 0.5 an mezintir nimûneyek penceşêrê nîşan dide. Wêneyê 2c matrixa tevliheviyê ya ku ji erêkirina xaça hişti-yê-tenê hatî hilberandin nîşan dide, ku ji bo rastkirina aramiya rêbaza dabeşkirinê hatî bikar anîn. Xiflteya 2d nirxandina testa tespîtkirinê ya rêbazê, di nav de hesasiyet, taybetmendî, nirxa pêşbîniya erênî (PPV) û nirxa pêşbîniya neyînî (NPV) bi kurtî vedibêje.

Biosensors-bingeha Smartphone

Ji bo hêsankirina ceribandina nimûneyê bêyî karanîna spektrofotometeran, lêkolîneran îstîxbarata sûnî (AI) bikar anîn da ku rengê çareseriyê şîrove bikin û di navbera kesên normal û penceşêrê de cûda bikin. Ji ber vê yekê, dîtina komputerê hate bikar anîn da ku rengê çareseriya Kîst/AuNPs wergerîne DNA-ya normal (binefşî) an ADNya penceşêrê (sor) bi karanîna wêneyên lewheyên 96-kaniyê yên ku bi kamerayek têlefonek desta hatine kişandin. Zehmetiya çêkirî dikare di şîrovekirina rengê çareseriyên nanoparçeyan de, û bêyî karanîna amûrên cîhaza smartphone ya optîkî, lêçûn kêm bike û gihîştina çêtir bike. Di dawiyê de, du modelên fêrbûna makîneyê, di nav de Daristana Random (RF) û Makîneya Vektora Piştgiriyê (SVM) ji bo çêkirina modelan hatin perwerde kirin. her du modelên RF û SVM bi rastbûna 90.0% nimûneyan wekî erênî û neyînî dabeş kirin. Ev pêşniyar dike ku karanîna îstîxbarata sûnî di biosensing-bingeha telefona desta de pir gengaz e.

Xiflteya 3.(a) Çîna armancê ya çareseriyê ku di dema amadekirina nimûneyê de ji bo qonaxa wergirtina wêneyê hatî tomar kirin. (b) Nimûneya wêneyê ku di gava gavê wergirtina wêneyê de hatî kişandin. (c) Zêdebûna rengîn a çareseriya kîst/AuNPs di her kaniyek plakaya 96-kanî de ku ji wêneyê (b) hatî derxistin.

Bi karanîna Cyst / AuNPs, lêkolîneran bi serfirazî platformek hestiyar a hêsan ji bo vedîtina perestgeha metîlasyonê û senzorek ku dikare DNA-ya normal ji DNA-ya penceşêrê veqetîne dema ku nimûneyên xwînê yên rastîn ji bo vekolîna leukemiyê bikar tînin pêş xistin. Sensorê pêşkeftî destnîşan kir ku ADN-ya ku ji nimûneyên xwînê yên rastîn hatî derxistin karîbû bi lez û bez di 15 hûrdeman de mîqdarên piçûk ên DNAya penceşêrê (3nM) di nexweşên leukemiyê de tespît bike, û rastiyek 95,3% nîşan da. Ji bo hêsankirina ceribandina nimûneyê bi rakirina hewcedariya spektrofotometerê, fêrbûna makîneyê hate bikar anîn da ku rengê çareseriyê şîrove bike û cûdahiya di navbera mirovên normal û penceşêrê de ku wêneyek têlefonek desta bikar tîne, û rastbûn jî di 90.0% de were bidestxistin.

Çavkanî: DOI: 10.1039/d2ra05725e