Tes metil DNA digabungake karo smartphone kanggo skrining awal tumor lan leukemia kanthi akurasi 90,0%!

Deteksi awal kanker adhedhasar biopsi cair minangka arah anyar saka deteksi kanker lan diagnosis sing diusulake dening lembaga kanker kanker AS ing taun-taun pungkasan taun-taun kepungkur, kanthi tujuan ndeteksi kanker awal utawa malah lesi sing precancirer. Wis akeh digunakake minangka biormer novel kanggo diagnosis awal macem-macem malahan, kalebu kanker paru-paru, kalebu gastrointestinal, tumors gastrointestinal, gliomas lan tumor ginekologis.

Munculna platform kanggo ngenali para platform (metilcape) Biomarkers duwe potensial nambah skrining awal kanker, nempatake pasien ing tahap perawatan paling awal.

Bubar, peneliti ngembangake platform sensitif lan langsung kanggo deteksi landasan emas sing dihormasi adhedhasar biosensor adhedhasar smartphone (Aunps) digabungake karo biosensor adhedhasar smartphone sing bisa nggawe skrining awal tumor. Saringan awal kanggo leukemia bisa ditindakake sajrone 15 menit sawise ekstraksi DNA saka conto getih, kanthi akurasi 90,0%. Judhul artikel deteksi dna kanker kanthi cepet ing getih manungsa kanthi nggunakake unohsine-appsamine lan smartphone belajar learning.

Gambar 1. Platform sing gampang lan cepet kanggo screening kanker liwat komponen Cyst / Aunps bisa ditindakake ing rong langkah sing gampang.

Iki ditampilake ing Gambar 1. Kaping pisanan, solusi banyu digunakake kanggo mbubarake fragmen DNA. Cyst / Aunps banjur ditambahake ing solusi campuran. DNA normal lan mbebayani duwe sifat-sifat metilasi sing beda, ngasilake fragmen DNA kanthi pola pemasangan dhiri sing beda. Aggregates DNA normal normal lan pungkasane ngagem kista / unkup, sing nyebabake sipat cyst / unps, saengga owah-owahan warna abang saka warna abang bisa diamati. Beda, profil metilasi unik unik saka Kanker DNA ndadékaké produksi kluster DNA sing luwih gedhe.

Gambar piring 96 sing dijupuk kanthi nggunakake kamera smartphone. DNA Kanker diukur dening smartphone sing dilengkapi karo sinau mesin dibandhingake cara berbasis spektroskopi.

Screening Kanker ing Contoh Darah Nyata

Kanggo ngluwihi sarana platform sensing, penyidik ​​kasebut ngetrapake sensor sing bisa dibedakake ing antarane DNA normal lan kanker ing conto getih nyata. Pola metilasi ing situs Cpg epigenetis ngatur ekspresi gen. Ing meh kabeh jinis kanker, owah-owahan saka metilasi DNA lan kanthi mangkono ing ekspresi gen sing promosi tumourigenesis wis diamati kanggo gantian.

Minangka modhél kanggo kanker liyane sing ana gandhengane karo metilasi DNA, peneliti nggunakake conto getih saka pasien leukemia lan kontrol sing sehat kanggo neliti efektifitas saka malih penyebaran malih ing bedung kanker. Biasane lanskap metilasi iki ora mung ana Outperforms Metode Screening sing cepet, nanging uga nuduhake kemungkinan kanggo ndeteksi awal kanker kanthi nggunakake assay sing gampang lan langsung iki.

DNA saka conto getih saka 31 pasien leukemia lan 12 individu sing sehat dianalisis. Kaya sing ditampilake ing plot kothak ing tokoh 2A, penyerapan relatif saka conto kanker (ΔA650 / 525) luwih murah tinimbang DNA saka sampel normal. Iki utamane amarga hidrofobis sing ditambah karo agregasi dna kanker, sing nyegah agregasi kista / unun. Akibaté, nanopartikel kasebut rampung bubar ing lapisan saka agregat kanker, sing ngasilake kista / unsps sing beda karo agregat DNA normal lan kanker. Kurva Roc banjur diasilake kanthi macem-macem ambang saka nilai minimal ΔA650 / 525 nganti maksimal.

Gambar 2. (a) Nilai Absorbance relatif saka Solutions Cyst / Aunps nuduhake anané normal (biru) lan DNA DNA normal ing kahanan sing dioptimalake

(Da650 / 525) saka plot kothak; (b) Analisis ROC lan evaluasi tes diagnosa. (c) Matrik kebingungan kanggo diagnosis pasien normal lan kanker. (d) sensitivitas, spesifik, nilai prediksi positif (PPV), nilai ramalan negatif (NPV) lan akurasi metode maju.

Kaya sing ditampilake ing Gambar 2B, wilayah kasebut ing kurva ROC (AUC = 0.9274) sing dipikolehi 0.9274) sing dipikolehi kanggo sensor maju nuduhake sensitivitas dhuwur lan khusus. Kaya sing katon saka plot box, titik paling murah sing makili klompok DNA normal ora dipisahake kanthi apik saka titik paling dhuwur sing makili klompok DNA kanker; Pramila, regresi logistik digunakake kanggo mbedakake antarane klompok normal lan kanker. Diwenehi set variabel bebas, prakiraan kemungkinan acara sing kedadeyan, kayata kanker utawa klompok normal. Variabel gumantung antara 0 lan 1. Asile dadi kemungkinan. Kita nemtokake kemungkinan identifikasi kanker (P) adhedhasar ΔA650 / 525 kaya ing ngisor iki.

Ngendi B = 5.3533, W1 = -6.965. Kanggo klasifikasi sampel, kemungkinan kurang saka 0.5 nuduhake conto normal, dene kemungkinan 0,5 utawa luwih dhuwur nuduhake conto kanker. Gambar 2C nggambarake matrik kebingungan sing diasilake saka cross-validasi salib-siji, sing digunakake kanggo validasi stabilitas cara klasifikasi. Gambar 2D ngringkes evaluasi tes diagnostik, kalebu sensitivitas, spesifik, nilai prediksi positif (PPV) lan nilai ramalan negatif (NPV).

Biosensors berbasis smartphone

Kanggo luwih gampang uji coba sampel tanpa nggunakake spectrooprapermeter, peneliti nggunakake intelijen buatan (AI) kanggo nerjemahake warna solusi lan mbedakake antarane individu normal lan kanker. Amarga iki, visi komputer digunakake kanggo nerjemahake warna sisut / aunps dadi DNA normal (ungu) utawa DNA normal (abang) nggunakake kamera telpon seluler. Intelijen buatan bisa nyuda biaya lan nambah aksesibilitas ing interpretasi warna Nanopartikel, lan tanpa nggunakake aksesoris smartphone piranti optik. Pungkasan, rong model belajar mesin, kalebu alas acak (RF) lan dhukungan vektor dhukungan (svm) dilatih kanggo mbangun model kasebut. Loro-lorone model RF lan SVM kanthi bener diklasifikasikake conto positif lan negatif kanthi akurasi 90,0%. Iki nuduhake manawa panggunaan intelijen buatan ing biosensing berbasis ponsel bisa uga.

Gambar 3. (a) kelas target solusi sing direkam sajrone persiapan sampel kanggo langkah akuisisi gambar. (b) Tuladha gambar sing dijupuk sajrone langkah akuisisi gambar. (c) Intensitas warna Solusi Cyst / Aunps ing saben sumur 96 kali piring sing dijupuk saka gambar (b).

Nggunakake Cyst / Aunps, Peneliti wis sukses nggawe platform sensitif prasaja kanggo deteksi lanskap Methilling lan sensor sing bisa mbedakake DNA normal nalika nggunakake skriman getih nyata. Sensor berkembang nuduhake yen DNA sing dijupuk saka conto getih nyata sing bisa kanthi cepet lan ndeteksi kanthi nggunakake kanker DNA kanthi cepet (3nm) ing pasien leukemia sing sithik (3NM) ing pasien leukemia ing 15 menit, lan nuduhake akurasi 95,3%. Kanggo luwih gampang nyoba tes sampel kanthi ngilangi kabutuhan spektrofotometer, Pembelajaran Mesin digunakake kanggo napsirake warna solusi lan mbedakake bisa digayuh ing 90,0%.

Rujukan: DOI: 10.1039 / d2ra05725E