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近期血液检测研究进展一览

来源:本站原创 2017-08-30 07:35

2017年8月30日/生物谷BIOON/---本期为大家带来的是血液检测相关领域的最新研究进展,希望读者朋友们能够喜欢。


1. Sci Trans Med:新型血液DNA检测手段可用于早期癌症的鉴定

Doi: scitranslmed.aan2415


为了能够无创性地对癌症进行早期诊断,来自约翰霍普金斯大学Kimmel癌症中心的研究者们开发出了一种基于微量血液样本的癌症特意性DNA检测技术,并且利用该技术对138名处于早期结肠癌、肺癌以及卵巢癌的志愿者进行了检测。结果显示,该技术能够对其中超过一半的患者提供准确的诊断结论。科学家们称该方法能够区分癌症特异性DNA分子以及其它种类的突变DNA分子,因而相比其它技术大大提高了准确性。相关结果发表在最近一期的《Science Translational Medicine》杂志上。

癌症的血液检测是临床癌症学研究的热门领域,但目前仍处于早期阶段。为了鉴定癌症患者血液中少量存在的癌症特异性DNA分子,科学家们往往会根据肿瘤样本中存在的基因突变信息,去寻找血液中是否存在相似的成分。为了开发出一种适用于无症状人群的癌症血液检测手段,研究者们试图去寻找此前未被发现过的新型DNA突变。

"这一项目的挑战在于如何开发出能够在不清楚肿瘤组织遗传突变信息的条件下预测癌症发生的血液检测手段",研究者之一Velculescu说道。

该研究的另外一项挑战在于,如何区分真正的癌症相关基因突变与健康状态下会随机出现的血细胞基因突变。举例来说,当血细胞分裂的时候,细胞有可能会携带遗传突变,对于一小部分人群来讲,这一突变会导致血细胞的复制速率高于周围的正常细胞,从而导致血癌的发生,不过在在大多数情况下这种血液来源的突变并不是癌症发生所导致的。

此外,所谓"germline突变"也应排除在外。这种突变确实会导致DNA的改变,但在正常人群中十分常见,因此也与特定癌症的发生无关。

为了开发新的检测手段,Velculescu等人从200名患有乳腺癌、肺癌、肠癌以及卵巢癌的患者中提取了血液样本,通过分析得到了与癌症发生有关的58种基因。利用上述基因进行分析,作者能够对62%的早期癌症患者进行准确鉴定,而正常人群则不会有相关的突变的存在。

当然,这一结果虽然展现出了一定的前景,也应在更大规模的临床样本中进行重复检验,并最终进入临床实践,作者们这样认为。


2. Cancer Cell:重大进展!新型血液活检技术可通过读取血小板信息来快速检测肺癌

DOI: 10.1016/j.ccell.2017.07.004


最近,来自荷兰的研究人员通过研究设计了一种进行液体活检的不同方法,相比寻找血液中癌细胞DNA或其它生物标志物的证据而言,这种名为thromboSeq的新型检测手段能够通过检测被血液中循环血小板所吸收的肿瘤RNA来对非小细胞肺癌进行诊断,而且该技术的诊断准确率能够达到90%,非小细胞肺癌占到了大部分的肺癌患者病例,相关研究刊登于国际杂志Cancer Cell上。

文章第一作者Myron Best表示,基于液体活检的癌症检测技术的目的就是在疾病早期一次性对所有癌症进行诊断,也就是一体化的检测手段;而thromboSeq技术不仅能够提供对肺癌的诊断,还还能够潜在对任何一种癌症类型进行诊断,同时还能对不同的肿瘤类型进行分层分析。血小板是血液中形成血凝应对损伤寿命较短的血细胞,然而血小板同时还会对一系列炎性事件和癌症产生反应,由于血小板自身并不具有细胞核,因此血小板中的所有RNA都来自于巨核细胞或在循环血液中所吸收的RNA;相比肿瘤患者机体中的血小板而言,无癌患者机体中的血小板通常含有不同类型的RNA。

文章中,研究人员对700多名个体的血液样本进行研究分析,其中包括被诊断为晚期非小细胞肺癌的患者、癌症早期患者以及未患癌症的个体,对照组人群中含有患多发性硬化症、慢性胰腺炎和冠状动脉疾病的患者,这样设计的原因是研究人员想通过研究确定这种新算法能够对癌症特异性的RNA进行筛选。研究者表示,thromboSeq算法对血小板中大约5000种不同的RNA分子进行扫描筛选,同时不断对一系列RNA基因进行优化来指示癌变肿瘤的存在,随后研究人员对血液样本进行了筛选测试来观察这种新型技术在诊断癌症上的准确性。

研究人员进行分析的灵感来源于自然界中动物的群体行为,鸟类、昆虫和鱼类都能够根据特定的目的来优化自身的数量,要么躲避捕食者,要么寻找食物,研究者Best说道,鸟类能够调节自己在群体中的位置来增加其群体聚集的覆盖率,因此我们将这种自然现象应用到了我们所开发的算法中,对血小板中复杂的全套RNA进行分析。

thromboSeq技术诊断早期癌症的准确率能够达到81%,诊断晚期癌症的准确率能够达到88%,在一个与年龄、吸烟状况、血液保存时间匹配的验证控制组中研究者发现,该技术的检测准确率能够达到91%,研究人员认为该技术能够足以进行临床试验了。最后Best说道,尽管被肿瘤教育的血小板血液检测技术无法提供准确的预测结果,但其却能够补充可替代的活组织检查的生物源,比如细胞游离DNA、胞外囊泡、循环蛋白质、循环肿瘤细胞以及诸如CT扫描等成像模式。

下一步研究人员计划通过更为深入的研究来对这种新算法进行优化,对更多样本和疑似肺癌患者进行更多检测;研究者的目的就是深入理解在癌症存在时血小板如何被“教化”的生物学机制。


3. Sci Rep:血液标志物能够准确区分病毒或细菌感染


抗生素是能够挽救生命的药物,但过量的使用正在导致世界上最严重的健康危机-抗生素耐药性的出现。来自罗彻斯特大学医学中心的研究者们目前正在研发一种能够帮助医生们准确鉴别需要使用抗生素的患者的方法,希望能够控制抗生素的滥用,并且提高诊断的精确度。

研究者们鉴定出了11中血液遗传标志物,能够帮助以生命准确鉴别病毒感染与细菌感染(抗生素能够帮助抵抗细菌感染,但对于病毒感染则效用甚微)。相关结果发表在最近一期的《Scientific Reports》杂志上。由于目前医生并没有确认患者为细菌感染(例如急性肺炎),因此该方法具有重要的意义。

"对于呼吸道感染来说,通常难以准确判断其感染源的属性,尤其是对于症状比较严重的患者,例如高烧、咳嗽、窒息以及其它症状等",该文章的作者Ann R. Falsey医生说道。"我们的目标是开发出一种能够帮助医生们排除细菌感染可能,而且对医生以及患者都可以接受的方法"。

在这项研究中,Falsey招募了94名下呼吸道感染患者。研究者们采集了患者的血液样本,并且利用一系列微生物测试的手段鉴定了每一位患者的感染源(41名为细菌感染,53名为病毒感染)。之后,作者们利用复杂的遗传学与统计学手段分析了血液中的每一类生物学标志物,从而能够准确地对患者的感染类型进行区分。

作者称,他们并不是要一步到位地找到每一名感染病患者的致病原,而是对患病的人群究竟是否属于细菌感染做准确的评判。


4. Science子刊:重磅!新型胰腺癌早期血液检测技术或有望进入临床试验

DOI:10.1126/scitranslmed.aah5583


日前,一项刊登在国际杂志Science Translational Medicine上的研究报告中,来自宾夕法尼亚大学的研究人员通过研究发现开发出了一种新型生物标志物检测盘(biomarker panel),或能够帮助进行胰腺癌的早期诊断并且开发新型治疗癌症的疗法;每年美国都有超过5.3万胰腺癌新发患者,而且胰腺癌是引发癌症患者死亡的第四大原因。

大部分胰腺癌患者都是到疾病晚期才被诊断出癌症,而这时候往往已经错过了肿瘤被手术移除的最佳时机;研究者Ken Zaret博士表示,文章中我们鉴别出了一对生物标志物,其能够帮助研究人员及早对胰腺癌患者进行诊断;通过对模拟人类胰腺癌进展的细胞模型进行研究,研究人员鉴别出了所释放的蛋白质,随后他们发现这些蛋白质中的一个亚群能够作为诊断胰腺癌的潜在血液生物标志物。

研究者Robert Vonderheide表示,对癌症进行早期诊断对于有效降低多种类型癌症对机体的影响非常重要,包括乳腺癌、结肠癌和宫颈癌等,长期以来科学家一直非常关注胰腺癌,因为这种癌症往往是在疾病晚期阶段才被发现,以至于使得患者错过了最佳的治疗时机,对和疾病相关的生物标志物进行检测往往能够明显改善患者的治疗。这种新型生物标志物检测盘的开发基于2013年研究人员所开发的首个人类胰腺癌进展细胞模型,研究人员利用干细胞技术从患恶性胰腺导管腺癌患者的机体中开发出了一种新型的细胞系,通过将晚期阶段的人类癌细胞遗传重编程为干细胞状态或能帮助研究人员驱动重编程细胞使其进展成为早期癌变阶段,而在这一过程中就能够阐明疾病早期阶段血液中的生物标志物。

研究者表示,利用简单的蛋白检测仪器,我们从746份癌症和对照血浆样本中发现了这种名为血浆凝血酶敏感蛋白-2(THBS2)的最佳生物标志物;血液中THBS2的水平结合晚期阶段生物标志物CA19-9的水平或许就能够帮助研究人员可靠有效地对患者机体中的胰腺癌进行诊断。

随后研究人员对相关实验进行了优化,研究者Zaret表示,血液中THBS2和CA19-9浓度的阳性结果能够持续准确地对所有癌症阶段进行鉴别,值得注意的是,相比当前其它方法而言,研究者往往能够在癌症早期阶段中鉴别出THBS2和CA19-9的存在,这两种生物标志物的组合性检测盘还能够改善研究者区分不同胰腺癌类型的效率,下一步研究者将对一系列胰腺癌患者提供的样本进行研究来证实这种新型检测盘的检测效果,而且这些患者往往能够在诊断之前提供其机体的血液样本。


5. 新型检测技术可“两分钟”诊断肝癌发生风险


据WHO的调查结果,2015年全世界有788000人因肝癌而死亡,而目前最大的条产是如何在疾病发生的早期进行及时的诊断,从而避免疾病的恶化以及治疗效果的降低。

最近,来自犹他大学化学工程学教授Marc Porter等人开发出了一种快速检测肝癌的方法,这种方法不需要依赖生物切片样本,检测时间也从两周缩短至两分钟。此外,这种方法不仅快速,而且廉价:检测成本只需要3美元。另一方面,这种检测方法不需要特定的医院或设备,患者可以随时随地进行检测,极大了便利了有需求的人群。

目前,检测感染的方法依赖于血液检测以及超声波成像。而这两种检测方法仅限于大型城市所有,给中低收入家庭造成了极大的负担。

而这一新型的检测方法只是利用一个内部装有含生物活性检测物的薄膜的小型塑料管。一滴血液、唾液、尿液甚至眼泪等等就可以作为最初的检测样本。检测样本滴到薄膜上之后将会在上面再覆盖一层附着有检测生物标志物的底物的金颗粒。如果样本中含有对应的生物标记物,那么将会产生颜色反应。这一技术大大提高了目前的检测效率。

如今,研究者们已经完成了该技术的概念性试验,并且开发出了检测试剂盒的样品。由于东亚地区是肝癌的高发区域,因此研究者们计划在2019年在蒙古国对这一试剂盒的检测效果进行系统性的评估。


6. Integr. Biol:新型疟疾检测技术能够几分钟内检测出疾病的严重程度

DOI: 10.1039/c7ib00039a


我们都知道疟疾是十分严重的传染性疾病,如果没有得到治疗,患者病情将会极度恶化,并且在24小时之内死亡。来自大不列颠哥伦比亚大学的研究者们开发出一类能够快速且灵敏地检测这种疾病的恶化情况的方法,或许能够挽救受该病影响的低收入国家的人民。

疟疾侵染机体的一种主要的方式就是分泌过量的、有毒的血红素,这种非蛋白成分能够在血液中快速累积,并且导致血红细胞出现氧代谢压力,进而提高其受破坏以及被清除的风险,即临床上所谓“溶血性贫血”的症状。

在这一研究中,来自UBC的研究者们发现血红细胞能够随着氧化血红素的积累变得更加脆弱。由于血红素的含量难以直接检测,因此对血红细胞状态的检测能够间接性地提供血红素诱导的氧代谢压力以及疟疾的恶化程度的标志。

“由于这一方法是机械性的,因此能够适用于资源匮乏的贫穷国家,也就是疟疾肆虐的国家和地区”,该文章的首席作者,来自UBC的博士后研究员Kerryn Matthews说道:“其它一些检测疟疾恶化程度的方法都需要检测者接受系统的训练以及配备昂贵的设备或试剂,而这些正是受害国家难以提供的”。

为了快速且灵敏地检测血红细胞的状态,UBC的研究者们开发出了“多通路液相活塞”:这是一种简单的微流控设备,包含34个平行的微型通道,其中液相的压力能够受到精确地调节。

通过将血液注入上述设备,将血红细胞放置于不同的通道中,并且施加不同程度的压力直到细胞被挤得变形而通过通道为止。如果细胞足够硬的话那么将无论如何无法通过微型通道。这种设备能够在几分钟之内检测出不同患者血红细胞的柔韧性以及形变能力。

除了指示疟疾感染的严重程度,血红细胞的形变能力对于设计抗疟疾药物以及揭示细胞遭受破坏的机制等方面的研究也具有一定的价值。健康的血红细胞具有很强的弹性,因此能够轻易通过微型的通道,而疟原虫将会破坏血红细胞的这一特性,最终导致血流的减缓以及器官的衰竭。因此,这一研究对于检测疾病的恶化程度具有重要的意义。(生物谷Bioon.com)


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