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新的纳米孔技术为更早更安全的肿瘤检测提供了概念验证

近年来,一种称为液体活检的非侵入性活检方法已显示出有望替代组织活检的可能性,而组织活检目前是癌症检测和诊断的金标准。通常会检测组织活检样本(通常通过可能需要全身麻醉的外科手术过程收集,并伴随着从痛苦到感染和肺炎的任何手术可能发生的并发症的风险)的典型遗传变异,也称为“突变,可以提供有关该癌症的明确最佳治疗方法的信息。

另一方面,液体活检可识别存在于血液,尿液或唾液等体液中的肿瘤DNA片段或细胞(称为循环肿瘤DNA(ctDNA))的存在,从而使患者免受不必要的伤害。不幸的是,体液中微量的ctDNA及其短暂的性质仍然是现实生活中的挑战。

但是,东京农业技术大学(TUAT)的生物技术研究人员开发了一种纳米孔技术,该纳米孔技术在实验室测试中显示出潜力,可以为突变检测提供功能强大,快速简便的工具。

研究结果于2020年8月9日发表在同行评审的《小方法》杂志上。

纳米孔测量是第三代基因测序技术,可将DNA分子穿过纳米级孔或“孔”。当DNA核苷酸穿过毛孔时,DNA核苷酸碱基(腺嘌呤[A],胞嘧啶[C],鸟嘌呤[G]或胸腺嘧啶[T])会导致电荷变化,这些电荷对每个碱基都具有特异性,可以将其分类,就像将沙子穿过一系列筛子一样。纳米孔技术还可以通过在孔打开时阻断电流来检测短DNA链的移位或遗传物质交换。在这两种情况下,第二代测量的运行时间可持续4-9天。但是纳米孔的测量是实时发生的。

快速廉价的纳米孔技术通常用于全基因组测序,但其在ctDNA分析中的应用仍未得到开发。纳米孔测序技术擅长长读长度(> 10,000-50,000 nt)。测序ctDNA(〜150 bp)需要早期阶段的处理,例如提供原始ctDNA的多个副本以延伸靶标。尽管已经尝试了使用纳米孔技术直接进行ctDNA检测的方法,并且能够识别单个遗传突变的存在或不存在,但到目前为止,他们仍无法识别该突变的位置。

TUAT方法基于对遗传密码解压缩所花费的时间长度以及对电流的阻断的统计分析,从而可以识别突变的存在和位置。到目前为止,它仅用于遗传物质或寡核苷酸的短条上,尚未用于现实世界的液体活检中。

负责设计新方法的两名工程师之一Ryuji Kawano说:“这仍处于概念验证阶段,不仅令人兴奋,还因为它可以允许更早地发现。”评估转移(癌症生长)的程度,以评估抗癌药物的功效。”

现在,研究人员希望与医疗机构合作,对来自许多不同癌症的ctDNA中的突变位置进行定位和分类,以便将这种方法开发为一种针对多种疾病的简单诊断方法。

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