Teko ea DNA methylation e kopantsoeng le li-smartphones bakeng sa tlhahlobo ea pele ea lihlahala le tlhahlobo ea leukemia ka ho nepahala ha 90.0%!

Ho fumanoa ha mofets'e kapele ho ipapisitsoe le biopsy ea mokelikeli ke mokhoa o mocha oa ho lemoha le ho hlahlojoa ke mofets'e o hlahisitsoeng ke Setsi sa Kankere sa Naha sa US lilemong tsa morao tjena, ka sepheo sa ho bona mofets'e oa pele kapa maqeba a pele a mofetše. E 'nile ea sebelisoa haholo e le "biomarker" e ncha bakeng sa tlhahlobo ea pele ea mafu a sa tšoaneng, ho akarelletsa le mofetše oa matšoafo, lihlahala tsa ka mpeng, li-gliomas le lihlahala tsa mafu a basali.

Ho hlaha ha li-platform tsa ho khetholla li-biomarker tsa methylation landscape (Methylscape) ho na le monyetla oa ho ntlafatsa haholo tlhahlobo ea pele ea mofets'e, ho beha bakuli maemong a pele a ka phekolehang.

Haufinyane tjena, bafuputsi ba thehile sethala se bonolo le se tobileng sa ho lemoha sebaka sa methylation se thehiloeng ho cysteamine e khabisitsoeng ka khauta ea nanoparticles (Cyst / AuNPs) e kopantsoeng le biosensor e thehiloeng ho smartphone e nolofalletsang ho hlahloba kapele pele ho hlaha mefuta e mengata ea lihlahala. Tlhahlobo ea pele ea kankere ea mali e ka etsoa ka mor'a metsotso e 15 ka mor'a hore DNA e ntšoe sampoleng ea mali, ka nepo ea 90.0%. Sehlooho sa sehlooho ke Ho lemoha ka potlako DNA ea mofetše maling a motho ho sebelisoa li-AuNP tse nang le cysteamine-capped le smartphone e nolofalitsoeng ho ithuta ka mochini.

Setšoantšo sa 1. Sethala sa ho lemoha se bonolo le se potlakileng bakeng sa ho hlahloba kankere ka likarolo tsa Cyst / AuNPs se ka finyelloa ka mehato e 'meli e bonolo.

Sena se bontšoa ho Setšoantšo sa 1. Ntlha ea pele, tharollo ea metsi e ne e sebelisetsoa ho qhaqha likhechana tsa DNA. Li-cyst / AuNPs li ile tsa kenngoa ho tharollo e tsoakiloeng. DNA e tloaelehileng le e kotsi e na le thepa e sa tšoaneng ea methylation, e bakang likaroloana tsa DNA tse nang le mekhoa e fapaneng ea ho ipokella. DNA e tloaelehileng e bokellana ka mokhoa o hlephileng 'me qetellong e kopanya Cyst/AuNPs, e leng se hlahisang tlhaho e khubelu ea Cyst / AuNPs, e le hore phetoho ea 'mala ho tloha bofubelu ho ea ho pherese e ka bonoa ka mahlo. Ka lehlakoreng le leng, profil e ikhethang ea methylation ea mofets'e oa DNA e lebisa ho hlahisoeng ha lihlopha tse kholoanyane tsa likhechana tsa DNA.

Litšoantšo tsa lipoleiti tsa liliba tse 96 li nkuoe ho sebelisoa khamera ea smartphone. Kankere ea DNA e lekantsoe ka smartphone e nang le thuto ea mochini ha e bapisoa le mekhoa e thehiloeng ho spectroscopy.

Tlhahlobo ea mofets'e ka lisampole tsa 'nete tsa mali

Ho holisa ts'ebeliso ea sethala sa kutlo, bafuputsi ba ile ba sebelisa sensor e atlehileng ho khetholla pakeng tsa DNA e tloaelehileng le ea mofetše lisampoleng tsa 'nete tsa mali. Mekhoa ea methylation libakeng tsa CpG e laola ka mokhoa oa liphatsa tsa lefutso. Hoo e ka bang mefuta eohle ea mofets'e, liphetoho ho DNA methylation 'me ka hona polelong ea liphatsa tsa lefutso tse khothalletsang tumourigenesis li 'nile tsa hlokomeloa hore li fapane.

E le mohlala bakeng sa lik'hemik'hale tse ling tse amanang le DNA methylation, bafuputsi ba sebelisitse lisampole tsa mali ho tsoa ho bakuli ba kankere ea mali le litsamaiso tse phetseng hantle ho batlisisa katleho ea sebaka sa methylation ho khethollang kankere ea kankere ea mali. Sehlahisoa sena sa methylation landscape biomarker ha se fetele feela mekhoa ea tlhahlobo ea leukemia e teng ka potlako, empa hape e bonts'a monyetla oa ho atoloha ho fihlela tlhahlobo ea pele ea mefuta e mengata ea mofets'e ho sebelisa tlhahlobo ena e bonolo le e hlakileng.

DNA e tsoang lisampong tsa mali ho tsoa ho bakuli ba leukemia ba 31 le batho ba 12 ba phetseng hantle ba ile ba hlahlojoa. joalo ka ha ho bonts'itsoe lebokoseng la morero ho Setšoantšo sa 2a, ho monya ho hoholo ha lisampole tsa mofetše (ΔA650/525) ho ne ho le tlase ho feta DNA ho tsoa lisampoleng tse tloaelehileng. Sena se ne se bakoa haholo ke hydrophobicity e matlafalitsoeng e lebisang ho kopaneng e teteaneng ea mofets'e DNA, e neng e thibela ho kopana ha Cyst/AuNPs. Ka lebaka leo, li-nanoparticles tsena li ile tsa qhalakanngoa ka ho feletseng likarolong tse ka ntle tsa kankere, e leng se ileng sa fella ka ho hasana ho fapaneng ha Cyst/AuNPs e bapalitsoeng ka lihlopha tse tloaelehileng le tsa kankere ea DNA. Li-curve tsa ROC li ile tsa hlahisoa ka ho fapanyetsana moeli ho tloha ho boleng bo tlase ba ΔA650/525 ho ea ho boleng bo phahameng.

Setšoantšo sa 2. (a) Litekanyetso tsa ho monya tse amanang le litharollo tsa cyst / AuNPs tse bontšang boteng ba dna e tloaelehileng (e putsoa) le kankere (e khubelu) tlas'a maemo a ntlafetseng.

(DA650/525) ea libaka tsa mabokose; (b) Tlhahlobo ea ROC le tlhahlobo ea liteko tsa ho hlahloba. (c) Matrix a pherekano bakeng sa tlhahlobo ea bakuli ba tloaelehileng le ba mofets'e. (d) Sensitivity, specificity, positive predictive value (PPV), negative predictive value (NPV) le ho nepahala ha mokhoa o tsoetseng pele.

Joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 2b, sebaka se tlas'a sekhahla sa ROC (AUC = 0.9274) se fumanoeng bakeng sa sensor e tsoetseng pele se bontšitse kutloisiso e phahameng le ho khetheha. Joalokaha ho ka bonoa lebokoseng la morero, ntlha e tlaase ka ho fetisisa e emelang sehlopha sa DNA se tloaelehileng ha e arohane hantle le ntlha e phahameng ka ho fetisisa e emelang sehlopha sa DNA sa kankere; ka hona, ho fokotseha ha lisebelisoa ho ne ho sebelisetsoa ho khetholla pakeng tsa lihlopha tse tloaelehileng le tsa kankere. Ho latela sehlopha sa mefuta e ikemetseng, e hakanya monyetla oa hore ketsahalo e etsahale, joalo ka mofetše kapa sehlopha se tloaelehileng. Phapang e itšetlehileng ka mefuta e pakeng tsa 0 le 1. Ka hona sephetho ke monyetla. Re hlokometse monyetla oa ho tsebahatsa mofetše (P) ho latela ΔA650/525 ka tsela e latelang.

moo b=5.3533,w1=-6.965. Bakeng sa mehlala ea lihlopha, monyetla oa ka tlaase ho 0.5 o bontša sampuli e tloaelehileng, ha monyetla oa 0.5 kapa ho feta o bontša sampole ea mofetše. Setšoantšo sa 2c se bontša pherekano ea matrix e hlahisoang ho tloha ho tloha-it-alone cross-validation, e neng e sebelisetsoa ho netefatsa botsitso ba mokhoa oa ho khetholla. Setšoantšo sa 2d se akaretsa tlhahlobo ea tlhahlobo ea tlhahlobo ea tlhahlobo ea mokhoa, ho kenyelletsa le kutlo, ho hlaka, boleng bo botle ba ho bolela esale pele (PPV) le boleng bo bobe ba ho bolela esale pele (NPV).

Li-biosensor tse thehiloeng ho li-smartphone

Ho tsoela pele ho nolofatsa liteko tsa sampole ntle le tšebeliso ea li-spectrophotometer, bafuputsi ba sebelisitse bohlale ba maiketsetso (AI) ho hlalosa 'mala oa tharollo le ho khetholla pakeng tsa batho ba tloaelehileng le ba mofetše. Ho fanoe ka sena, pono ea k'homphieutha e ne e sebelisetsoa ho fetolela 'mala oa tharollo ea Cyst / AuNPs ho DNA e tloaelehileng (pherese) kapa DNA e nang le kankere (e khubelu) ho sebelisa litšoantšo tsa lipoleiti tsa 96 tse nkiloeng ka k'hamera ea selefouno. Bohlale ba maiketsetso bo ka fokotsa litšenyehelo le ho ntlafatsa phihlello ea ho toloka 'mala oa litharollo tsa nanoparticle, le ntle le ts'ebeliso ea lisebelisoa tsa smartphone tsa optical hardware. Qetellong, mehlala e 'meli ea ho ithuta mochine, ho akarelletsa le Random Forest (RF) le Support Vector Machine (SVM) e ile ea koetlisetsoa ho haha ​​​​mohlala. ka bobeli mefuta ea RF le SVM e behile lisampole ka nepo e le tse ntle le tse mpe ka nepo ea 90.0%. Sena se fana ka maikutlo a hore tšebeliso ea bohlale ba maiketsetso ho biosensing e thehiloeng mehalang ea mehala e ka khonahala.

Setšoantšo sa 3. (a) Sehlopha sa sepheo sa tharollo se tlalehiloeng nakong ea ho lokisoa ha sampuli bakeng sa mohato oa ho fumana setšoantšo. (b) Mohlala oa setšoantšo se nkiloeng nakong ea mohato oa ho fumana litšoantšo. (c) Matla a mebala ea tharollo ea cyst / AuNPs selibeng se seng le se seng sa poleiti ea seliba sa 96 e nkiloeng setšoantšong (b).

Ba sebelisa Cyst/AuNPs, bafuputsi ba atlehile ho theha sethala se bonolo sa kutlo bakeng sa ho lemoha sebaka sa methylation le sensor e khonang ho khetholla DNA e tloaelehileng ho DNA ea mofets'e ha ho sebelisoa disampole tsa 'nete tsa mali bakeng sa tlhahlobo ea leukemia. Sensor e ntlafalitsoeng e bonts'itse hore DNA e ntšitsoeng lisampoleng tsa mali tsa 'nete e khonne ho lemoha kapele le ka theko e tlase palo e nyane ea mofets'e oa DNA (3nM) ho bakuli ba leukemia ka metsotso e 15, mme a bonts'a ho nepahala ha 95.3%. Ho tsoela pele ho nolofatsa liteko tsa sampole ka ho felisa tlhoko ea spectrophotometer, thuto ea mochini e ile ea sebelisoa ho toloka 'mala oa tharollo le ho khetholla batho ba tloaelehileng le ba nang le mofetše ba sebelisang senepe sa mohala oa thekeng,' me ho nepahala ho ile ha boela ha khona ho finyelloa ho 90.0%.

Tlhaloso: DOI: 10.1039/d2ra05725e