近期，發(fā)表于《自然》子刊《Nature Communications》上的一項研究，為癌癥早期診斷帶來(lái)了令人眼前一亮的新方法。昆士蘭大學(xué)的澳大利亞生物工程與納米技術(shù)研究所（Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology，AIBN）的研究人員發(fā)現，多種癌癥的癌細胞DNA都有一種特異性的結構，在此基礎上開(kāi)發(fā)出的一種簡(jiǎn)便診斷測試，有望成為普適性的癌癥早期診斷方法。
“癌癥是一類(lèi)特別復雜、極其多變的疾病，因此很難找到一種所有癌癥共有、但又有別于健康細胞的簡(jiǎn)單特征。”該研究的第一作者Abu Sina博士說(shuō)。不過(guò)現在，他們找到了一種特征，幾乎可以滿(mǎn)足他們的要求。
從腫瘤上脫落并進(jìn)入外周血循環(huán)的癌細胞（即循環(huán)腫瘤細胞，簡(jiǎn)稱(chēng)CTC）是癌癥的生物標志物之一。伴隨著(zhù)癌細胞分裂和死亡，細胞內的各種物質(zhì)，包括DNA片段，被釋放出來(lái)，也會(huì )進(jìn)入血液循環(huán)。基于CTC的液體活檢技術(shù)是近年腫瘤研究、尤其是癌癥早期診斷的熱門(mén)領(lǐng)域，比如通過(guò)測序檢測血液中游離的DNA是否帶有腫瘤特異的相關(guān)突變。
有一些科學(xué)家想到，可以借助DNA在表觀(guān)遺傳學(xué)上的變化幫助癌癥診斷。在成熟細胞的DNA分子上，通常連著(zhù)一些甲基基團，這種化學(xué)修飾可以調控基因的表達。而腫瘤DNA上的甲基化特征與來(lái)自健康組織的DNA不同。
AIBN的研究人員就從DNA甲基化的物理化學(xué)特征入手，找到了一種簡(jiǎn)便的區分方法。健康細胞的基因組中，DNA上的甲基基團大致均勻分布。但癌細胞的基因組中情況就不一樣了，大部分DNA片段上甲基基團缺失，某些區域上則聚集著(zhù)致密的甲基基團。研究人員檢查了多種癌癥的樣品，發(fā)現這種納米尺度的結構特點(diǎn)在乳腺癌、前列腺癌、結直腸癌和淋巴瘤等各類(lèi)癌細胞DNA中都存在。
這種甲基基團分布的結構特點(diǎn)造成一個(gè)結果：循環(huán)腫瘤DNA分子和健康細胞DNA分子在溶液中形成的3D折疊形態(tài)不同，進(jìn)而與裸露金屬表面的吸附能力有差別。研究人員把來(lái)自外周血的DNA片段放入溶液，其中循環(huán)腫瘤DNA分子在致密甲基基團的影響下形成特殊的3D結構，被金箔電極所吸附，從溶液中分離出來(lái)。測量金箔吸附DNA后的電化學(xué)特性是否改變，不到10分鐘就可以得出是否存在腫瘤DNA的分析結果。
接下來(lái)，研究人員開(kāi)發(fā)了一種更直觀(guān)的檢測方法。“我們利用納米金顆粒設計了一種簡(jiǎn)便的測試方法，溶液內存在腫瘤DNA形成的3D納米結構時(shí)，會(huì )立刻變色。”昆士蘭大學(xué)的化學(xué)教授、AIBN的聯(lián)合創(chuàng )始人Matt Trau教授介紹。
▲腫瘤DNA顆粒聚集到納米金顆粒后，溶液顏色變成紅色（圖片來(lái)源：昆士蘭大學(xué)）
在實(shí)驗室測試中，只消一滴血，得到少量經(jīng)純化的DNA就可以通過(guò)溶液顏色看到檢測結果。目前為止，研究人員已測試了200例腫瘤樣品和正常DNA樣品，在一部分癌癥類(lèi)型中準確率高達90%。
接下來(lái)，研究人員將評估這項技術(shù)應用于更多類(lèi)型的癌癥、癌癥的各個(gè)時(shí)期、不同體液的效果，以及在預后評估上的應用。腫瘤以狡猾多變出名，癌癥發(fā)展方式多種多樣，是否所有腫瘤都有相同的甲基化模式還有待繼續驗證。并且，這種測試方法得到的結果只能告訴我們是不是有癌癥存在，還需要進(jìn)一步分析才能確定癌癥的具體類(lèi)型。不過(guò)，這項技術(shù)靈敏簡(jiǎn)便又快捷，很有潛力成為一種癌癥早篩的替代方案。
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