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科学家发现通用检测方法:纳米金识别癌症DNA,仅需十分钟

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匿名  发表于 2018-12-21 06:43:31 |阅读模式
原标题:科学家发现通用检测方法:纳米金识别癌症DNA,仅需十分钟

昆士兰大学澳大利亚生物工程与纳米技术研究所((Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology,AIBN))的研究人员发现了一种独特的纳米尺度的DNA特征,普遍存在于所有的癌症中。基于这一发现,研究人员开发了一种新技术,10分钟内就能将癌症从任何组织类型(如血液或活检)中迅速而容易地检测出来。
这项研究得到美国国家乳腺癌基金会(National Breast Cancer Foundation)的资助,研究成果于日前发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。
AIBN研究人员、论文第一作者Abu Sina博士表示,“由于癌症是一种极其复杂多变的疾病,很难找到一种所有癌症都具有、但同于又有别于健康细胞的简单特征。”
为解决这一问题,Sina博士和等人与AIBN联合创始人Matt Trau教授及其研究组Laura Carrascosa博士从DNA甲基化的物理化学特征入手,共同致力于一种被称作“循环游离DNA”的物质。
昆士兰大学官网新闻稿提到,与健康细胞一样,癌细胞也处于死亡和更新的过程中。当癌细胞死亡时,它们会裂解并释放包括DNA在内的物质,这些释放出的DNA随后会进入血液循环。
实际上,从肿瘤上脱落并进入外周血循环的癌细胞,即循环肿瘤细胞(CTC),是癌症的生物标志物之一。基于CTC的液体活检技术也是近年肿瘤研究、尤其是癌症早期诊断的热门领域,比如通过测序检测血液中游离的DNA是否带有肿瘤特异的相关突变。
Carrascosa博士说,“我们进行了大量的研究,以确定是否有一些独特的DNA特征只存在于癌症中,而不存在于身体的其他部位。”
因此,研究团队研究了癌细胞和健康细胞基因组的表观遗传模式。换言之,他们寻找修饰DNA的甲基分子模式,这些甲基对细胞的功能很重要,它们是控制在特定时间点哪些基因开启或关闭的信号。
在健康细胞的基因组中,DNA上的甲基基团基本呈均匀分布。然而,AIBN研究团队发现,在癌细胞的基因组中,大部分DNA片段上甲基基团缺失,在某些特定的位置则有密集的甲基团簇。

研究团队发现,这种独特的特征出现在他们检测的每一种乳腺癌中,也出现在其他形式的癌症中,包括前列腺癌、结肠直肠癌和淋巴瘤的游离DNA中。
“事实上,我们检测到的每一个癌变DNA片段都具有这种高度可预测的模式。”Trau教授表示,“这似乎是所有癌症的一个普遍特征,这是一个惊人的发现。”
研究团队还发现,在溶液中,这些密集的甲基团簇会导致癌症DNA片段折叠成三维纳米结构,而这些纳米结构非常喜欢黏附在黄金上。
利用这一点,研究人员设计了一种试验方法,使用金纳米颗粒去检测,根据这些癌症DNA的三维纳米结构存在与否,金纳米颗粒会颜色会出现相应的变化。如果是肿瘤DNA颗粒接触到纳米金颗粒后,溶液颜色会呈红色。
Trau教授说,“这发生在一滴血液中,你可以用眼睛发现它,就这么简单。”
不过,该方法目前仅限于实验室中。目前为止,研究团队已经在200个不同类型的人类癌症和健康细胞样本上测试了这项新技术。在一部分癌症中,检测的准确率高达90%。
“它适用于组织来源的基因组DNA和血液来源的循环游离DNA。”Sina博士说,这项新发现可能会改变癌症诊断领域的游戏规则,虽然还不完美,但这是一个有希望的开始,而且随着时间的推移会越来越好。
“当然,我们还不知道它是不是适用于所有癌症诊断,但它看起来真的很有趣,因为它是一种非常简单的癌症通用标记,而且是一种非常容易获得、价格低廉的技术,不需要DNA测序等复杂的实验室设备。”Trau教授表示。

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