DNK metilizasiýa synagy, çişleri ir barlamak we leýkoz barlagy üçin 90.0% takyklygy üçin smartfonlar bilen birleşdirildi!

Suwuk biopsiýa esasynda rak keselini ir ýüze çykarmak, soňky ýyllarda ABŞ-nyň Milli düwnük instituty tarapyndan irki rak keselini ýa-da öňünden döreýän lezýonlary ýüze çykarmak maksady bilen rak keselini anyklamagyň we diagnozyň täze ugrydyr. Öýken ragy, aşgazan-içege çişleri, gliomalar we ginekologiki çişler ýaly dürli näsazlyklary ir anyklamak üçin täze biomarker hökmünde giňden ulanyldy.

Metilizasiýa landşaftyny (Metilscape) biomarkerleri kesgitlemek üçin platformalaryň döremegi, hassalary bejergini has irki döwürde goýup, rak keseliniň irki barlagyny ep-esli gowulaşdyrmak mümkinçiligine eýe.

Recentlyakynda gözlegçiler, sistamin bilen bezelen altyn nanobölejikler (Cyst / AuNPs) esasynda metilizasiýa landşaftyny kesgitlemek üçin ýönekeý we gönüden-göni duýgur platforma döretdiler, bu ösümligiň giň spektrini çalt barlamaga mümkinçilik berýän smartfon esasly biosensor bilen birleşdirildi. Leýkozyň irki barlagy, ganyň nusgasyndan DNK çykarylandan 15 minutyň içinde, takyklygy 90.0% bolup biler. Makalanyň ady, sisteamin bilen örtülen AuNP-leri we maşyn öwrenmäge ukyply smartfon ulanyp, adam ganyndaky rak keseliniň DNK-ny çalt kesgitlemek。

Surat 1. Cyst / AuNPs komponentleriniň üsti bilen rak keselini barlamak üçin ýönekeý we çalt duýgur platforma iki sany ýönekeý ädimde amala aşyrylyp bilner.

Bu 1-nji suratda görkezilýär. Ilki bilen DNK böleklerini eritmek üçin suwly ergin ulanyldy. Soňra garyşyk ergine kist / AuNP-ler goşuldy. Adaty we zyýanly DNK dürli metilizasiýa aýratynlyklaryna eýedir, netijede dürli öz-özüňi ýygnamak nagyşlary bolan DNK bölekleri bolýar. Adaty DNK agregatlary gowşak we ahyrynda Cyst / AuNP-leri jemleýär, bu bolsa Cyst / AuNP-leriň gyzyl üýtgemegine sebäp bolýar, şonuň üçin reňkiň gyzyl-gyrmyzy reňklere üýtgemegini göz bilen görüp bolýar. Munuň tersine, rak keseliniň DNK-nyň özboluşly metilizasiýa tertibi, DNK bölekleriniň has uly toparlarynyň öndürilmegine getirýär.

96 guýy tarelkanyň suratlary smartfon kamerasy arkaly alyndy. Rak DNK, spektroskopiýa esaslanýan usullar bilen deňeşdirilende, maşyn öwrenmek bilen enjamlaşdyrylan smartfon bilen ölçenildi.

Hakyky gan nusgalarynda rak keseli

Derňewçiler duýgur platformanyň peýdalylygyny giňeltmek üçin hakyky gan nusgalarynda adaty we rak keseliniň DNK-syny üstünlikli tapawutlandyrýan datçigi ulandylar. CpG saýtlarynda metilasiýa nagyşlary gen aňlatmasyny epigenetiki taýdan kadalaşdyrýar. Düwnük keseliniň ähli görnüşlerinde diýen ýaly DNK metilizasiýasynyň üýtgemegi we şeýlelik bilen tumourigeneziň ösmegine sebäp bolýan genleriň üýtgemegi bolup geçdi.

DNK metilizasiýasy bilen baglanyşykly beýleki rak keselleri üçin görelde hökmünde, gözlegçiler leýkoz keselini tapawutlandyrmakda metilasiýa landşaftynyň täsirliligini öwrenmek üçin leýkoz näsaglaryndan gan nusgalaryny we sagdyn gözegçilikleri ulandylar. Bu metilizasiýa landşaft biomarker, diňe bir bar bolan çalt leýkoz barlag usullaryndan öňe geçmän, eýsem bu ýönekeý we gönümel derňewi ulanyp, köp sanly rak keselini ir ýüze çykarmak mümkinçiligini hem görkezýär.

31 leýkoz keselinden we 12 sagdyn adamdan gan nusgalaryndan DNK seljerildi. 2a suratdaky guty sýu plotetinde görkezilişi ýaly, rak keseliniň (ΔA650 / 525) otnositel siňdirilmegi adaty nusgalardan DNK-dan pesdi. bu, esasan, Kist / AuNP-leriň jemlenmeginiň öňüni alýan rak keseliniň DNK-nyň dykyz jemlenmegine getirýän güýçlendirilen gidrofobiýa bilen baglanyşyklydy. Netijede, bu nanobölejikler rak keseliniň daşky gatlaklarynda doly dargadyldy, netijede adaty we rak keseliniň DNK agregatlarynda ýerleşdirilen Cyst / AuNP-leriň başgaça ýaýramagy ýüze çykdy. Soňra ROK egrileri iň pes bahadan ΔA650 / 525-den iň ýokary bahasyna üýtgetmek arkaly döredildi.

Surat 2. (a) optimal şertlerde adaty (gök) we rak (gyzyl) dnanyň bardygyny görkezýän kist / AuNPs çözgütleriniň otnositel siňdiriş bahalary

(DA650 / 525) guty ýerlerinden; (b) ROK derňewi we anyklaýyş synaglaryna baha bermek. c) adaty we rak keselini anyklamak üçin bulaşyklyk matrisi. (d) Duýgurlyk, aýratynlyk, oňyn çaklaýyş bahasy (PPV), negatiw çaklaýyş bahasy (NPV) we işlenip düzülen usulyň takyklygy.

2b suratda görkezilişi ýaly, ösen datçik üçin alnan ROK egrisiniň aşagy (AUC = 0.9274) ýokary duýgurlygy we aýratynlygy görkezdi. Gutujykdan görnüşi ýaly, adaty DNK toparyny görkezýän iň pes nokat, rak keseliniň DNK toparyny görkezýän iň ýokary nokatdan gowy bölünmeýär; şonuň üçin adaty we rak kesel toparlaryny tapawutlandyrmak üçin logistik regressiýa ulanyldy. Garaşsyz üýtgeýänleriň toplumyny göz öňünde tutup, rak ýa-da adaty topar ýaly hadysanyň ýüze çykma ähtimallygyny çaklaýar. Bagly üýtgeýji 0 bilen 1 arasynda bolýar, şonuň üçin netije ähtimallyk. CancerA650 / 525 esasynda rak keselini kesgitlemek ähtimallygyny aşakdaky ýaly kesgitledik.

bu ýerde b = 5.3533, w1 = -6.965. Nusga klassifikasiýasy üçin 0,5-den pes ähtimallyk adaty bir nusgany görkezýär, 0,5 ýa-da ondan ýokary ähtimallyk, düwnük keselini görkezýär. 2c-nji suratda klassifikasiýa usulynyň durnuklylygyny barlamak üçin ulanylýan, ýeke-täk kross-tassyklamadan emele gelen bulaşyklyk matrisasy görkezilýär. 2-nji suratda duýgurlyk, aýratynlyk, oňyn çaklaýyş bahasy (PPV) we negatiw çaklaýyş bahasy (NPV) ýaly usulyň diagnostika synag bahalandyrmasy jemlenendir.

Smartfona esaslanýan biosensorlar

Spektrofotometrleri ulanmazdan synag synagyny has aňsatlaşdyrmak üçin gözlegçiler, erginiň reňkini düşündirmek we adaty we rak keselini tapawutlandyrmak üçin emeli intellekt (AI) ulandylar. Şuny göz öňünde tutup, Cyst / AuNPs ergininiň reňkini ykjam telefon kamerasy arkaly alnan 96 guýy plastinkanyň şekillerini ulanyp, adaty DNK (gyrmyzy) ýa-da rak keseli DNK (gyzyl) görnüşine terjime etmek üçin kompýuter görüşi ulanyldy. Emeli intellekt, çykdajylary azaldyp, nanopartiki çözgütleriň reňkini düşündirmekde we optiki enjam smartfon esbaplaryny ulanmazdan elýeterliligi ýokarlandyryp biler. Ahyrynda, modelleri gurmak üçin “Random Forest” (RF) we “Vector Machine” (SVM) ýaly iki sany maşyn öwreniş modeli taýýarlandy. RF we SVM modelleriniň ikisi-de 90.0% takyklygy bilen nusgalary polo positiveitel we otrisatel diýip dogry kesgitledi. Bu, jübi telefonyna esaslanýan biosensirlemekde emeli intellektiň ulanylmagynyň mümkindigini görkezýär.

Surat 3. (a) Surat almak ädimine nusga taýýarlanylanda ýazylan çözgüdiň maksatlaýyn synpy. (b) Surat almak ädiminde alnan mysal şekili. (c) Suratdan (b) alnan 96 guýy plastinkasynyň her guýusynda kist / AuNPs ergininiň reňk intensiwligi.

Gözlegçiler Cyst / AuNP-leri ulanyp, metilizasiýa landşaftyny kesgitlemek üçin ýönekeý duýgur platformany we leýkoz barlagy üçin hakyky gan nusgalaryny ulananyňyzda adaty DNK-ny rak DNK-dan tapawutlandyryp bilýän datçigi üstünlikli döretdiler. Işlenip düzülen datçik, hakyky gan nusgalaryndan alnan DNK-nyň leýkoz hassalarynda 15 minutda az mukdarda rak keseliniň DNK-syny (3nM) çalt we tygşytly tapyp bilendigini we takyklygynyň 95,3% görkezilendigini görkezdi. Spektrofotometre bolan zerurlygy aradan aýyrmak arkaly synag synagyny has aňsatlaşdyrmak üçin, çözgüdiň reňkini düşündirmek we jübi telefonynyň suratyny ulanyp adaty we rak keselini tapawutlandyrmak üçin maşyn öwrenmek ulanyldy we takyklygy 90.0% -e ýetildi.

Salgylanma: DOI: 10.1039 / d2ra05725e