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科学家有望利用特殊的DNA标记开发出诊断所有类型癌症的新型检测技术

来源:本站原创 2018-12-19 22:10

2018年12月20日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,科学家们开发出了一种能够检测所有类型癌症的新型检测技术,这种技术基于一种特殊的DNA标记,这种DNA标记在所有类型癌症中都存在。目前这项测试还没有在人类机体中进行,在研究人员确定其是否能用于人体之前还需要进行大量的临床试验

图片来源:theconversation.com

不管是乳腺癌还是肠癌,每一种类型的癌症都有其不同的遗传特性,检测其中一种癌症类型的技术或许并不适用于其它癌症类型,长期以来科学家们一直在寻找癌症之间的共性,以便能够开发出一种适用于所有癌症类型的诊断工具,发表在国际杂志Nature Communications上的一篇研究报告中,研究人员就发现,当置于水中时癌症的DNA就会形成一种特殊的结构,这种结构与乳腺癌、前列腺癌、肠癌和淋巴瘤的样本中的DNA结构是相同的,因此研究人员利用该研究发现就开发出了一种新型的检测技术,该技术能在10分钟内有效识别出癌变的DNA。

如何发挥作用的?

当前的癌症诊断需要进行组织检查,即利用外科手段来收集患者机体的肿瘤组织样本并进行相关的分析,长期以来,研究人员一直希望能够寻找或开发一种微创诊断技术,在早期戒断对多种类型的癌症进行诊断,目前一种仍处于研发的技术就是液体活检技术,该技术能对患者机体血液中循环的癌症DNA进行检测。

研究人员所开发的技术也能够对机体中循环的癌症DNA进行检测,但其涉及了不同的检测方法,人类机体中几乎每一个细胞都拥有相同的DNA,但有研究却发现,癌症的进展会促进这些DNA经历相当大的改变;这种变化在甲基化基团的分布模式中表现得尤为明显,甲基化基团能对DNA进行修饰。

正常细胞DNA发生的不同类型的甲基化模式对于调节和维持细胞的功能至关重要,同时其还负责开启和关闭基因的表达,而改变这种模式就是癌细胞调节自身增殖的一种方式。此前研究人员对甲基化模式进行了大量研究,然而其在溶液(比如水中)中的效应似乎从未被研究过。利用透射电镜技术,研究人员就观察到,癌变细胞的DNA片段会在水中折叠成为一种三维结构,这与正常组织的DNA在水中的结构表现完全不同。

图片来源:en.wikipedia.org

在实验室中,研究人员利用金纳米颗粒来帮助监测诸如DNA等生物性分子,因为金能以一种特殊的方式来影响分子的行为,从而诱发可见的颜色变化,研究者发现,癌变细胞的DNA对金有着很强的亲和力,这就表明,其能与纳米金颗粒紧密地进行结合。相关研究发现或能指导研究人员开发出一种检测手段来对机体血液和组织中癌变的DNA进行检测和分析,这需要将少量纯化的DNA及金颗粒溶液进行混合,仅仅通过观察溶液颜色的变化,研究者就能在5分钟内用肉眼识别出癌变细胞的DNA。

这项检测技术同样还适用于电化学的检测(即当DNA吸附到扁平的金电极上时),由于癌细胞的DNA与金有着较强的亲和力,因此相比正常DNA而言,其能够提供相对较高的电化学电流信号,这种电化学方法具有较高的敏感性,而且其最终能够作为一种诊断工具。

为何这很重要?

为了能够使这种检测技术正常工作,DNA必须是纯化的;截至目前为止,研究人员共对超过200份组织和血液样本进行检测,准确率能够达到90%,确保准确率是非常重要的,因为其能确保在检测癌症的过程中假阳性结果的出现。

图片来源:en.wikipedia.org

研究者所检测的癌症类型包括乳腺癌、前列腺癌、肠癌和淋巴瘤,目前他们还未对其它类型癌症进行检测,由于在所有类型的癌症中DNA的甲基化模式都是相似的,所以DNA的反应可能也是相同的。研究者表示,这是一个很有希望的开端,虽然后期我们还需要进行深入的分析以及更多的样本来证明该技术在临床中的应用价值。

下一步研究者将会进行大规模的临床研究来理解如何基于新型的DNA标记来对癌症进行早期诊断,目前研究者正在评估从癌症早期到晚期,利用患者机体不同体液检出不同类型癌症的可能性。研究者还在进行研究证明,这种新型检测技术是否能基于患者在治疗期间机体体液中DNA标记的丰度来帮助监测患者接受疗法的反应。(生物谷Bioon.com)

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参考资料:

【1】Abu Ali Ibn Sina, Laura G. Carrascosa, Ziyu Liang, et al. Epigenetically reprogrammed methylation landscape drives the DNA self-assembly and serves as a universal cancer biomarker. Nature Communications volume 9, Article number: 4915 (2018)  doi:10.1038/s41467-018-07214-w

【2】Suzuki MM, Bird A. DNA methylation landscapes: provocative insights from epigenomics. Nat Rev Genet. 2008 Jun;9(6):465-76. doi: 10.1038/nrg2341.

【3】Lin YZ, Chang PL. Colorimetric determination of DNA methylation based on the strength of the hydrophobic interactions between DNA and gold nanoparticles. ACS appl Mater Interfaces. 2013 Nov 27;5(22):12045-51. doi: 10.1021/am403863w

【4】One test to diagnose them all: researchers exploit cancers’ unique DNA signature

December 5, 2018 5.53am AEDT, Abu Sina et al.

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