单分子检测癌症标记让液体活检更接近临床

快速,廉价的敏感技术检测癌症标记使研究人员更接近“液体活检”——一个测试使用小样本的血液或血清检测癌症,而非侵入性组织抽样通常用于诊断。

伊利诺伊大学的研究人员开发了一个方法来捕捉和癌症相关的小分子核糖核酸,或流露出细碎的信使分子,细胞和血液或血清中可检测到,与单分子决议。

“癌症细胞包含基因突变,使他们能够增殖失控,逃避免疫系统,和一些突变出现在小分子核糖核酸,”研究带头人布莱恩·坎宁安说一个伊利诺斯州的电气和计算机工程教授。坎宁安还指导霍罗姆雅克微观和纳米技术实验室在伊利诺斯州。

“有特定的微rna分子的存在和已知浓度相关的存在和侵犯特定类型的癌症,所以他们被称为生物标志物可以目标分子诊断试验,”他说。

坎宁安的团队开发了一个叫光子共振器的技术吸收显微镜捕获和microRNA标志物。与克里Manish教授合作莫菲特癌症中心在佛罗里达,他们测试了婴儿车在两个小分子核糖核酸已知标记为前列腺癌。

他们发现它是足够灵敏检测少量出现在患者的血清,但也足够选择性检测的分子标记在鸡尾酒也会存在于血清。

“若面临的主要挑战之一是保持敏感性和选择性同时,”李说南投有一场演讲,研究生和co-first作者。“你想要足够敏感检测非常小的数量,但是你不想让它捡起每一个RNA在血液里。你想要这个特定序列的目标。”

婴儿车达到品质结合分子探针和光子晶体传感器。调查很特别对指定的microRNA并有一个保护帽,当它发现和绑定到目标生物标志物。暴露的探针可以绑定到传感器,产生一个信号在显微镜下可见。

每个探测器将发送一个单独的信号,研究人员可以计数。这意味着研究人员能够检测比传统方法如荧光、少量需要超过某个阈值发出一个可测量的信号。能够统计每个生物标志物也携带的好处让研究人员监测生物标志物的浓度随时间的变化。

“婴儿车,我们样品输送到一个解决方案,并得到一个读出两小时内,“博士后研究员泰勒Canady说co-first作者的研究。“其他技术生产单分子读数需要额外的处理和额外的步骤,并且他们需要一天或更多的等待。婴儿车看起来可能更可行的临床。此外,通过使用一个光信号,而不是荧光,总有一天我们可以构建一个小型设备,不需要一个训练有素的实验室技术人员。”

婴儿车的方法可以适应不同小分子核糖核酸或其他生物标志物,研究人员说,与现有的显微镜平台兼容。

“这种方法使得执行低浓度的液体活检癌症相关分子更加接近现实,”坎宁安说。“这进步表明,它可能是一个便宜的和常规方法,足够敏感,只需要一滴血液。测试的结果可能会告诉医生一个疗程的化疗是否工作,一个人的癌症是否开发一个新的突变,抗药物,还是一个人先前接受癌症治疗可能缓解。”

参考:Canady, t D。李,N。,史密斯,l D。陆,Y。克里,M。Smith, a . M。&坎宁安,b . t . (2019)。数位解析度检测光子共振器的微rna碱基选择性吸收显微镜。美国国家科学院院刊》上116 (39),19362 - 19367。https://doi.org/10.1073/pnas.1904770116

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