Техника нанопор демонстрирует потенциал в качестве быстрого и простого инструмента для обнаружения мутаций

Техника нанопор демонстрирует потенциал в качестве быстрого и простого инструмента для обнаружения мутаций

В последние годы неинвазивный метод биопсии, называемый жидкой биопсией, показал себя многообещающим в качестве потенциальной альтернативы биопсии ткани, которая в настоящее время является золотым стандартом в обнаружении и диагностике рака.

Образец биопсии ткани – традиционно собираемый с помощью хирургической процедуры, которая может потребовать общей анестезии, сопровождающейся риском осложнений, которые могут возникнуть при любой операции, от боли до инфекции и пневмонии – обычно проверяется на наличие определенных генетических вариаций. , также называемые мутациями, которые могут дать информацию об оптимальном лечении этого рака.

Жидкая биопсия, с другой стороны, выявляет присутствие фрагментов опухолевой ДНК или клеток, циркулирующих в жидкостях организма, таких как кровь, моча или слюна, называемых циркулирующей опухолевой ДНК (цтДНК), и избавляет пациентов от ненужного вреда. К сожалению, незначительное количество ctDNA в жидкостях организма и их недолговечность остаются проблемой для реальных приложений.

Но исследователи в области биотехнологий из Токийского университета сельского хозяйства и технологий (TUAT) разработали метод нанопор, который в лабораторных испытаниях показал потенциал в качестве мощного, быстрого и простого инструмента для обнаружения мутаций.

Результаты опубликованы 9 августа 2020 г. в рецензируемом журнале Small Methods опубликованном Wiley-VCH.

Измерения нанопор, технология генетического секвенирования третьего поколения, пропускают молекулу ДНК через отверстие нанометрового размера, или «пору». При прохождении через поры нуклеотидные основания ДНК (аденин [A]цитозин [C]гуанин [G] или тимин [T]) вызывают изменения электрического заряда, которые специфичны для каждого из этих оснований и которые можно каталогизировать. подобно пропусканию песка через просеиватели. Технология нанопор также может определять перемещение или обмен генетическим материалом коротких цепей ДНК посредством блокировки электрического тока, когда пора открыта. В обоих случаях время выполнения измерений второго поколения составляет от 4 до 9 дней. Но измерения нанопор происходят в реальном времени.

Быстрый и дешевый метод нанопор часто используется для секвенирования всего генома, но его использование для анализа втДНК остается недостаточно развитым. Секвенирование нанопор требует больших длин считывания (> 10 000–50 000 нуклеотидов). Секвенирование цТДНК (~ 150 п.н.) требует обработки на более ранней стадии, такой как предоставление нескольких копий исходной цДНК для растягивающих мишеней. Хотя были предприняты попытки подходов с использованием технологии нанопор для непосредственного обнаружения ктДНК, которые позволяют распознавать присутствие или отсутствие единственной генетической мутации, до сих пор они не смогли распознать положение этой мутации.

Метод TUAT, основанный на статистическом анализе продолжительности времени, необходимого для распаковки генетического кода, и блокировки текущего, позволяющий идентифицировать как присутствие, так и положение мутации. До сих пор он использовался только на коротких полосках генетического материала или олигонуклеотидов, но не в реальных жидких биопсиях.

«Это все еще на стадии проверки концепции, но это интересно не только потому, что может позволить более раннее обнаружение», сказал Рюдзи Кавано, один из двух инженеров, ответственных за разработку нового «но этот метод можно использовать для оценки степени метастазирования [cancer growth] и того, насколько хорошо действуют противоопухолевые препараты»

Теперь исследователи надеются сотрудничать с медицинскими учреждениями, чтобы проверить и каталогизировать расположение мутаций в ctDNA от многих различных видов рака, чтобы разработать этот метод как простой метод диагностики для широкого диапазона случаев заболевания.

Источник: http://www.tuat.ac.jp/en/

Source link