Nanopore-sekventering og DNA-stregkodningsmetode giver håb om personlig medicin
Med evnen til at kortlægge snesevis af biomarkører på én gang kan en ny metode transformere test for tilstande, herunder hjertesygdomme og kræft.
I øjeblikket diagnosticeres mange sygdomme ud fra blodprøver, der leder efter én biomarkør (såsom et protein eller et andet lille molekyle) eller højst et par biomarkører af samme type.
Den nye metode, udviklet af forskere ved Imperial College London i et forskningssamarbejde med Oxford Nanopore Technologies (Oxford Nanopore), kan analysere snesevis af biomarkører af forskellige typer på samme tid. Dette vil potentielt give klinikere mulighed for at indsamle mere information om en patients sygdom.
For eksempel leder nuværende test for hjertesvigt efter et par almindelige proteiner for at fortælle, om tilstanden er til stede. Den nye metode var i stand til yderligere at detektere 40 forskellige typer miRNA-molekyler, som har potentiale til at blive brugt som en ny klasse af biomarkører. Den kan samtidigt undersøge proteiner, små molekyler som neurotransmittere og miRNA fra den samme kliniske prøve, hvilket giver omfattende data til en mere præcis diagnose.
Resultaterne af at bruge den nye test på denne måde med blod fra raske deltagere til et proof-of-concept-studie er blevet offentliggjort i Nature Nanotechnology .
Medforfatter Caroline Koch, fra Institut for Kemi ved Imperial, sagde:"Der er mange forskellige måder, du kan komme frem til hjertesvigt på, men vores test vil forhåbentlig give en billig og hurtig måde at finde ud af dette på og hjælpe med at guide behandlingsmuligheder. Denne form for resultat er mulig med mindre end en milliliter blod. Det er også en meget tilpasningsdygtig metode, så den ved at ændre målbiomarkørerne kan bruges til at opdage karakteristika ved sygdomme, herunder kræft og neurodegenerative tilstande.>
Medforfatter Ben Reilly-O'Donnell fra National Heart and Lung Institute i Imperial tilføjede:"Evnen til at overvåge forskellige typer molekyler på samme tid i samme prøve giver en klar fordel i forhold til traditionelle analysemetoder ."
DNA-stregkodning
Testen fungerer ved at blande blodprøven med DNA-stregkoder. Disse er små tags lavet af korte DNA-sekvenser, der hver koder for en unik probe designet til at binde til en anden biomarkør. Når prøven og stregkoderne er blevet blandet, sprøjtes den resulterende opløsning ind i en billig håndholdt enhed, der tidligere er udviklet af Oxford Nanopore – MinION.
Oxford Nanopore-enheden indeholder en flowcelle, der indeholder en række nanoporer - meget små huller - der er i stand til at læse den elektriske signatur fra hver DNA-stregkode, der passerer gennem dem. Det komplekse elektriske signal, enheden producerer, fortolkes af en maskinlæringsalgoritme til at identificere typen og koncentrationen af hver biomarkør, der er til stede i prøven.
DNA-stregkoderne, der bruges til hver test, kan laves på bestilling, specifikt til de biomarkører, der skal analyseres for at karakterisere den sygdom, der testes for. Brug af DNA-stregkoder fjerner også behovet for kompleks og tidskrævende prøveforberedelse, hvilket også kan introducere prøvebias.
Ledende forsker professor Joshua Edel, fra Institut for Kemi ved Imperial, sagde:"Ved at arbejde med Oxford Nanopore Technologies har vi været i stand til at tage deres eksisterende platform og innovere, hvordan den kan bruges, med tilføjelsen af DNA-stregkoder og maskinlæring til forstå resultaterne."
Co-lead forsker Dr. Alex Ivanov, også fra Institut for Kemi på Imperial, tilføjede:"I princippet er vi tæt på at muliggøre en teknologi, der er velegnet til klinikker, hvor vi på sigt håber, at den kan give en rigdom af individualiseret information til patienter med en række tilstande."
Fremtidige rutevejledninger
Efter at have vist, at denne metode med succes kan måle 40 miRNA-molekyler i rask patientblod, arbejder teamet nu med kliniske prøver fra hjertesvigtpatienter for at validere resultaterne. Regelmæssige tests som denne kunne også hjælpe klinikere med at etablere deres individuelle patientbaselines for almindelige blodbiomarkører.
Metoden kan være nyttig til at fremskynde diagnosticering på to måder:Ud over at måle flere biomarkører på én gang kan den også hjælpe med at finde nye biomarkører. Mens der i øjeblikket kun er en håndfuld biomarkører, der er valideret til diagnosticering af hjertesygdomme, kan holdet ved at måle 40 miRNA-typer af interesse samtidigt se, hvilke af disse der er relevante og kunne valideres med flere tests.
Flere oplysninger: Nanopore-sekventering af DNA-stregkodede prober til meget multiplekset påvisning af mikroRNA, proteiner og små biomarkører, Natur Nanoteknologi (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01479-z. www.nature.com/articles/s41565-023-01479-z
Journaloplysninger: Naturenanoteknologi
Leveret af Imperial College London
Varme artikler
-
Ingeniøren forbedrer genopladelige batterier med MoS2 nano sandwichMolybdendisulfidplader-som er sandwich af et molybdænatom mellem to svovlatomer-kan forbedre genopladelige lithium-ion-batterier, ifølge den seneste forskning fra Gurpreet Singh, adjunkt i maskin- og -
Mikro-fremstillingsgennembrud er kablet til lydForsker Dr. Amgad Rezk med lithiumniobat-chippen. Kredit:RMIT University I en banebrydende opdagelse, forskere ved RMIT University i Melbourne, Australien, har udnyttet kraften fra lydbølger til a -
Sølv kredsløb på folie tillader buede berøringsskærmeFotokemisk metallisering tillader lederbaner på fleksible folier såvel som på strækbar silikone. Kredit:Gabi Klein, INM Mikroskopisk fine lederbaner er påkrævet på overfladerne af smartphones touc -
Ny optisk pincet fanger prøver på blot et par nanometer på tværsDenne illustration viser det nye blændedesign (til venstre) med to lag sølv adskilt af et andet lag siliciumdioxid. Strukturen fokuserer lys på en ny måde for at fange partikler, der er mindre end nog
- Orkaner, oversvømmelsesforsikring og farerne ved business as usual
- Hvad forårsager lyden af en dryppende hane - og hvordan stopper du den?
- Hvad er karakteristika for tornadoer?
- Her er hvad politiet ved om digitale beviser
- Tumor mikromiljø-aktiveret nanostruktur muliggør præcis multimodal terapi
- Sådan fungerer vandkraftværker