ДНК метиляция тесты смартфоннар белән берлектә шешләрне иртә тикшерү һәм лейкоз скринкасы 90,0% төгәллек белән!

Сыек биопсия нигезендә яман шешне иртә ачыклау - яман шеш авыруларын ачыклау һәм диагностикалауның яңа юнәлеше, соңгы елларда АКШ Милли онкология институты тәкъдим иткән, иртә яман шешне яки хәтта прекансерлы тән җәрәхәтләрен ачыклау максатыннан. Ул төрле яман шеш авыруларын, шул исәптән үпкә яман шешен, ашказаны-эчәк шешен, глиоманы һәм гинекологик шешне диагностикалау өчен яңа биомаркер буларак киң кулланылган.

Метиляция ландшафтын (Метилскейп) биомаркерларны ачыклау өчен платформаларның барлыкка килүе, пациентларны иң тиз дәвалау стадиясенә куеп, ракны иртә тикшерүне сизелерлек яхшырту потенциалына ия.

Күптән түгел, тикшерүчеләр, цистеамин белән бизәлгән алтын нанопартиклар (Cyst / AuNPs) нигезендә метиляция ландшафтын ачыклау өчен гади һәм туры сизү платформасы уйлап таптылар, бу смартфон нигезендәге биосенсор белән берлектә, шешләрнең киң спектрын тиз тикшерергә мөмкинлек бирә. Лейкемия өчен иртә тикшерү кан үрнәгеннән ДНК алынганнан соң 15 минут эчендә, төгәллеге 90,0% булырга мөмкин. Мәкаләнең исеме - цистамин белән капланган AuNP һәм машина өйрәнү мөмкинлеге булган смартфон кулланып, кеше канындагы яман шеш ДНКсын тиз табу。

Рәсем 1. Cyst / AuNPs компонентлары аша ракны тикшерү өчен гади һәм тиз сизү платформасы ике гади адымда башкарылырга мөмкин.

Бу 1 нче рәсемдә күрсәтелгән. Беренчедән, ДНК фрагментларын эретү өчен су эремәсе кулланылды. Аннары катнаш эремәгә кист / AuNPлар кушылды. Нормаль һәм зарарлы ДНК төрле метиляция үзлекләренә ия, нәтиҗәдә ДНК фрагментлары үз-үзләрен җыю үрнәкләре белән. Нормаль ДНК агрегатлары йомшак һәм ахыр чиктә Cyst / AuNPs агрегатлары, бу кист / AuNPларның кызыл үзгәрүенә китерә, шуңа күрә төснең кызылдан кызгылт төскә үзгәрүе күз белән күзәтелә. Киресенчә, рак ДНКның уникаль метиляция профиле ДНК фрагментларының зуррак кластерлары җитештерүгә китерә.

96 кое тәлинкәләрнең рәсемнәре смартфон камерасы ярдәмендә алынган. Рак ДНК спектроскопиягә нигезләнгән ысуллар белән чагыштырганда, машина өйрәнү белән җиһазландырылган смартфон белән үлчәнде.

Чын кан үрнәкләрендә яман шеш

Тикшерүчеләр платформаның файдалы булуын киңәйтү өчен, реаль кан үрнәкләрендә нормаль һәм яман шеш ДНКларын уңышлы аерган сенсор кулландылар. CpG сайтларында метиляция үрнәкләре эпигенетик рәвештә ген экспрессиясен көйли. Ракның барлык төрләрендә диярлек, ДНК метилизациясендә үзгәрешләр, шулай итеп тумуригенезны алга этәрүче геннарның чагылышы чиратлашып күзәтелә.

ДНК метиляциясе белән бәйле башка яман шеш авырулары өчен модель буларак, тикшерүчеләр лейкоз авыруларыннан кан үрнәкләрен һәм лейкоемик яман шешләрне дифференциацияләүдә метиляция ландшафтының эффективлыгын тикшерү өчен сәламәт контроль кулландылар. Бу метиляция ландшафт биомаркеры тиз булган лейкоз скринклау ысулларыннан өстен түгел, шулай ук ​​бу гади һәм гади анализ ярдәмендә төрле яман шеш авыруларын иртә ачыклауга кадәр киңәю мөмкинлеген күрсәтә.

31 лейкоз авыруыннан һәм 12 сәламәт кешедән алынган кан үрнәкләреннән ДНК анализланды. 2а рәсемдәге сандык сюжетында күрсәтелгәнчә, рак үрнәкләренең чагыштырмача үзләштерүе (ΔA650 / 525) гадәти үрнәкләрдән ДНКныкыннан түбән иде. бу, нигездә, рак ДНКның тыгыз агрегатына китергән көчәйтелгән гидрофобиклык белән бәйле иде, бу Cyst / AuNPs агрегатына комачаулады. Нәтиҗәдә, бу нанопартиклар рак агрегатларының тышкы катламнарында тулысынча таралдылар, нәтиҗәдә нормаль һәм рак ДНК агрегатларында урнаштырылган Cyst / AuNPs бүтән таралуга китерде. Аннары ROC кәкреләре бусагасын минималь ΔA650 / 525-дән максималь кыйммәткә кадәр үзгәртеп ясадылар.

Рәсем 2. (а) Оптималь шартларда нормаль (зәңгәр) һәм яман шеш (кызыл) dna булуын күрсәтүче кист / AuNPs эремәләренең чагыштырма үзләштерү кыйммәтләре.

(DA650 / 525) тартма участоклары; б) ROC анализы һәм диагностик тестларны бәяләү. в) нормаль һәм яман шеш авыруларын диагностикалау өчен буталчык матрица. г) сизгерлек, үзенчәлек, уңай фаразлау бәясе (PPV), тискәре фаразлау бәясе (NPV) һәм эшләнгән ысулның төгәллеге.

2б рәсемдә күрсәтелгәнчә, эшләнгән сенсор өчен алынган ROC сызыгы (AUC = 0.9274) астындагы мәйдан югары сизгерлек һәм үзенчәлек күрсәтте. Рамка сюжетыннан күренгәнчә, гадәти ДНК төркемен күрсәтүче иң түбән нокта яман шеш ДНК төркемен күрсәтүче иң югары ноктадан аерылмый; Шуңа күрә логистик регрессия гадәти һәм яман шеш төркемнәрен аеру өчен кулланылды. Бәйсез үзгәрүләр җыелмасы бирелгәндә, ул яман шеш яки гадәти төркем кебек вакыйга булу ихтималын бәяли. Бәйләнешле үзгәрүчән 0 белән 1 арасында. Нәтиҗә шуңа күрә ихтимал. Без ракны ачыклау ихтималын (P) ΔA650 / 525 нигезендә түбәндәгечә билгеләдек.

монда b = 5.3533, w1 = -6.965. Ampleрнәк классификация өчен 0,5-дән ким булу ихтималы гадәти үрнәкне күрсәтә, ә 0,5 яки аннан да зуррак ихтимал рак үрнәген күрсәтә. 2c рәсемдә классификация ысулының тотрыклылыгын тикшерү өчен кулланылган рөхсәтле кросс-валидациядән барлыкка килгән буталчык матрицасы сурәтләнә. 2-нче рәсемдә сизгерлекне, үзенчәлекне, уңай фаразлау бәясен (PPV) һәм тискәре фаразлау кыйммәтен (NPV) кертеп, методның диагностик тест бәяләү нәтиҗәләре ясала.

Смартфон нигезендәге биосенсорлар

Спектропотометрлар кулланмыйча, үрнәк сынауны тагын да гадиләштерү өчен, тикшерүчеләр ясалма интеллектны (AI) эремәнең төсен аңлату һәм гадәти һәм яман шеш кешеләрен аеру өчен кулландылар. Шуны истә тотып, Cyst / AuNPs эремәсе төсен гадәти ДНКга (кызгылт) яки яман шеш ДНКсына (кызыл) кәрәзле телефон камерасы аша алынган 96 кое тәлинкә рәсемнәрен куллану өчен кулланылды. Ясалма интеллект чыгымнарны киметергә һәм нанопартик эремәләренең төсен аңлатуда мөмкинлекне яхшырта ала, һәм оптик аппарат смартфон аксессуарларын кулланмыйча. Ниһаять, модельләрне төзү өчен очраклы машина (RF) һәм Вектор машинасы (SVM) кебек ике машина өйрәнү моделе өйрәтелде. RF һәм SVM модельләре дә үрнәкләрне уңай һәм тискәре классификацияләделәр, төгәллеге 90,0%. Бу кәрәзле телефон нигезендә биосенсингта ясалма интеллектны куллану мөмкин булуын күрсәтә.

Рәсем 3. (а) Рәсем алу адымына үрнәк әзерләгәндә язылган чишелешнең максатчан сыйныфы. б) рәсем алу адымында алынган үрнәк рәсем. в) рәсемнән алынган (96) кое тәлинкәсенең һәр скважинасында кист / AuNPs эремәсенең төс интенсивлыгы.

Cyst / AuNP кулланып, тикшерүчеләр метиляция ландшафтын ачыклау өчен гади сенсор платформасын һәм лейкозны тикшерү өчен чын кан үрнәкләрен кулланганда нормаль ДНКны рак ДНКдан аера ала торган сенсорны уңышлы эшләделәр. Эшләнгән сенсор, чын кан үрнәкләреннән алынган ДНКның лейкоз авыруларында аз күләмле рак ДНКсын (3нМ) тиз һәм чыгымлы итеп ачыклый алуын һәм 95,3% төгәллеген күрсәтте. Спектропотометр кирәклеген бетереп, үрнәк сынауны тагын да гадиләштерү өчен, машина өйрәнү чишелешнең төсен аңлату һәм кәрәзле телефон фотосурәте ярдәмендә гади һәм яман шеш авыруларын аеру өчен кулланылды, һәм төгәллек шулай ук ​​90,0% ка ирешелде.

Белешмәлек: DOI: 10.1039 / d2ra05725e