DNAren metilazio probak tumoreen eta leuzemiaren emanaldiaren proiekzio goiztiarretarako smartphonekin konbinatuta,% 90,0ko zehaztasunarekin!

Biopsia likidoan oinarritutako minbizia detekzio goiztiarra azken urteotan AEBetako Minbiziaren Institutu Nazionalak proposatutako minbiziaren detekzioaren eta diagnostikoaren zuzendaritza berria da, minbizia goiztiarra edo baita lesio predikankorrak detektatzeko asmoz. Biomarker nobela gisa oso erabilia izan da hainbat gaiztakeriaren diagnostiko goiztiarraren, biriketako minbizia, tumore gastrointestinala, gliomas eta tumore ginekologikoak barne.

Metilazio paisaia (metilscape) identifikatzeko plataformak sortzeak minbiziaren hasierako emanaldi goiztiarra nabarmen hobetzeko ahalmena du, pazienteak lehengo agertokian jarriz.

Berriki, ikertzaileek sentsazio paisaiaren detekzio sinplea eta zuzena garatu dute, zistearen urrezko nanopartikuletan oinarritutako urrezko nanopartikuletan oinarritutako (kisteak / AUNPS), tumore sorta zabal baten emanaldi goiztiarra ahalbidetzen duen smartphone-n oinarritutako biosentsore batekin. Leuzemia egiteko emanaldi goiztiarra ADNaren erauzketa odol lagin batetik atera eta 15 minutura egin daiteke,% 90,0ko zehaztasunarekin. Artikuluaren izenburua minbiziaren DNA detektatu azkarra da gizakiaren odolean, zisteamina estalitako AUNPS eta Makina Ikasteko gaitutako telefonoa erabiliz.

1. irudia. Minbiziaren proiekzioaren zentzuzko plataforma sinplea eta azkarra, bi urrats sinpleetan egin daiteke.

Hau 1. irudian agertzen da. Lehenik eta behin, disoluzio akua erabili zen DNA zatiak desegiteko. Kiste / AUNPS gehitu ziren irtenbide mistoan. ADN normal eta gaiztoak metilazio propietate desberdinak dituzte, eta, ondorioz, DNA zatiak auto-muntaia eredu desberdinak dituzte. DNA normal agregatuek kiste / karga / kareharrizko izaera gorrian agertzen diren kisteak agregatzen dituzte, eta, beraz, kolore gorria morearengandik aldatzeko aukera biluzik ikus daiteke. Aitzitik, Minbiziaren DNAren metilazio profil bakarrak DNA zatien multzo handiagoen ekoizpena dakar.

Telefono kamera bat erabiliz 96 putzuko plaken irudiak hartu ziren. Minbiziaren ADNa makina ikaskuntzarekin hornitutako smartphone batek neurtu zuen, espektroskopioetan oinarritutako metodoekin alderatuta.

Minbiziaren emanaldia odol lagin errealetan

Sentsazio plataformaren erabilgarritasuna zabaltzeko, ikertzaileek ADN normal eta minbiziaren artean arrakastaz bereizten zuten sentsore bat aplikatu zuten odol lagin errealetan. Metilazio ereduak CPG guneetan Epigenetikoki Gene espresioa erregulatzen du. Minbizi mota ia guztietan, DNAren metilazioaren aldaketak eta, beraz, tumourigenesia sustatzen duten geneen adierazpenean ikusi dira txandakatzeko.

DNAren metilazioarekin lotutako beste minbizi batzuen eredu gisa, ikertzaileek leuzemiako gaixoen odol laginak eta kontrol osasuntsuak erabili zituzten, metilazio paisaiaren eraginkortasuna ikertzeko minbizia leuxuemiko diferentzian. Metilazio paisaia biomarkatzaile honek lehendik dauden leuzemiaren emanaldi metodo azkarrak gainditzen ditu, baina, gainera, kurba sorta zabal bat hautemateko modu goiztiarrari aurre egiteko bideragarritasuna erakusten du azterketa sinple eta zuzen hau erabiliz.

31 leuzemiako gaixoen eta 12 pertsona osasuntsuetako odol laginetatik ADNa aztertu zen. 2a irudiko laukian agertzen den moduan, minbiziaren laginen (δa650 / 525) xurgapen erlatiboa lagin normaletatik DNA baino txikiagoa zen. Batez ere minbiziaren ADNaren agregazio trinkoa izan zen hidrofobismo hobetua izan zen, eta horrek kiste / karguak agregatzea eragotzi zuen. Ondorioz, nanopartikula horiek minbiziaren agregatuen kanpoko geruzetan erabat sakabanatu ziren, eta horrek kiste / aunps desberdina da DNA agregatu normal eta minbiziarekin adorbed. ROC kurbak, ondoren, atalasea aldatu zuten δa650 / 525-ren gutxieneko balioa lortzeko.

2. irudia (a) Kiste / Aunps soluzioen xurgapen erlatiboen balio erlatiboak (urdinak) eta minbizia (gorria) DNA baldintzak optimizatuta

(Da650 / 525) kutxa-lursaileen; (b) ROC azterketa diagnostikoen azterketa eta ebaluazioa. (c) Gaixo normal eta minbiziarren diagnostikorako nahasmen matrizea. (d) Sentsibilitatea, berezitasuna, balio iragarpen positiboa (PPV), balio iragarpen negatiboa (NPV) eta garatutako metodoaren zehaztasuna.

2b irudian erakusten den moduan, Sentsore garatuarentzat lortutako ROC kurba (AUC = 0.9274) eremua sentikortasun eta berezitasun handia erakutsi zuen. Kaxa-trama ikus daitekeen bezala, DNA talde normala irudikatzen duen punturik baxuena ez dago ondo bereizita minbiziaren DNA taldea ordezkatzen duen punturik altuenetik; Beraz, erregresio logistikoa normal eta minbiziaren taldeen artean bereizteko erabili zen. Aldagai independente multzo bat ikusita, gertaera baten probabilitatea kalkulatzen da, hala nola minbizia edo talde normala. Menpeko aldagaiak 0 eta 1 artean bitartekoak dira. Emaitza, beraz, probabilitatea da. Minbiziaren identifikazioaren probabilitatea (P) zehaztu genuen δa650 / 525-en oinarrituta.

non b = 5.3533, w1 = -6.965. Laginaren sailkapenetarako, 0,5 baino gutxiagoko probabilitate batek lagin normala adierazten du, eta 0,5 edo handiagoa duten probabilitate batek minbiziaren lagina adierazten du. 2C irudian, eszedentzia-balioztatzetik sortutako nahasmena irudikatzen du, sailkapen metodoaren egonkortasuna balioztatzeko erabili zena. 2D irudiak metodoaren diagnostiko proba ebaluatzea, besteak beste, sentsibilitatea, berezitasuna, iragarpen balio positiboa (PPV) eta balio iragarpen negatiboa (NPV) barne.

Smartphone oinarritutako biosentsoreak

Espektrofotometroak erabili gabe laginak probatzea errazteko, ikertzaileek adimen artifiziala (AI) erabili zuten irtenbidearen kolorea interpretatzeko eta gizabanako normalak eta minbiziak bereizteko. Hori ikusita, ordenagailuaren ikuspegia kiste / Aunps soluzioaren kolorea DNA (gorria) edo minbiziaren DNA (gorria) itzultzeko erabili zen, telefono mugikorreko kamera bidez ateratako 96 putzuko irudiak erabiliz. Adimen artifizialak kostuak murriztu ditzake eta nanopartikularen kolorea interpretatzeko irisgarritasuna hobetu dezake, eta ez da hardwarearen smartphoneko osagarririk erabili gabe. Azkenean, bi makina ikasteko ereduak, ausazko basoa (RF) eta laguntza bektoreko makina (SVM) barne, ereduak eraikitzeko prestatu ziren. Bai RF eta SVM ereduek behar bezala sailkatu zituzten laginak positibotzat eta negatiboak% 90,0ko zehaztasunarekin. Horrek iradokitzen du adimen artifizialaren erabilera telefono mugikorrean oinarritutako biosensian erabiltzea nahiko posible dela.

3. irudia (a) Irudiak eskuratzeko urratsean lagina prestatzerakoan grabatutako soluzioaren xede-klasea. (b) Irudiak eskuratzeko urratsean hartutako irudiaren adibidea. (c) Cyst / Aunps soluzioaren kolorearen intentsitatea irudian (b) ateratako 96 ontziko plaka putzu bakoitzean.

Kiste / Aunps erabiliz, ikertzaileek arrakastaz garatu dute zentzuzko plataforma sinplea, Paisaiaren detekziorako dekrimina eta sentsore bat, Minbiziaren DNAren DNA normala bereizteko gai direnak leuzemiako emanaldirako. Sentsore garatuak frogatu zuen odol lagin errealetatik ateratako ADNak azkar eta modu eraginkorrean eragin ahal izan zituela, 15 minututan minbiziaren DNA (3NM) kopuru txikiak. Sample Probak areagotzeko espektrofotometro baten beharra areagotzeko, makina ikasteko irtenbidearen kolorea interpretatzeko erabili zen eta pertsona normal eta minbizi batzuen artean bereizten da telefono mugikorreko argazkia erabiliz, eta zehaztasuna ere% 90,0an lortu ahal izan zen.

Erreferentzia: DOI: 10.1039 / D2RA05725E