د DNA میتیلیشن ازموینه د سمارټ فونونو سره یوځای د تومورونو او لیوکیمیا سکرینینګ لپاره د 90.0٪ دقت سره!

د مایع بایپسي پراساس د سرطان دمخه کشف د سرطان کشف او تشخیص نوی لارښود دی چې په وروستیو کلونو کې د متحده ایالاتو د سرطان ملي انسټیټیوټ لخوا وړاندیز شوی ، هدف د سرطان دمخه یا حتی دمخه سرطاني زخمونو کشف کول دي. دا په پراخه پیمانه د مختلفو ناوړه ناروغیو د ابتدايي تشخیص لپاره د نوي بایو مارکر په توګه کارول شوی، پشمول د سږو سرطان، د معدې تومورونه، ګلیوماس او د نسایی تومورونو.

د میتیلیشن منظرې (میتیل سکیپ) بایومارکرونو پیژندلو لپاره د پلیټ فارمونو رامینځته کیدل د سرطان لپاره د اوسني لومړني سکرینینګ د پام وړ ښه کولو ظرفیت لري ، ناروغان د درملنې لومړني مرحله کې اچوي.

پدې وروستیو کې ، څیړونکو د سیسټامین سینګار شوي سرو زرو نانو پارټیکلز (Cyst/AuNPs) پراساس د میتیلیشن منظرې کشف لپاره یو ساده او مستقیم سینس کولو پلیټ فارم رامینځته کړی چې د سمارټ فون میشته بایوسینسر سره یوځای شوی چې د تومورونو پراخه لړۍ ګړندي لومړني سکرینینګ وړوي. د لیوکیمیا لپاره لومړنۍ معاینه د وینې نمونې څخه د DNA استخراج وروسته په 15 دقیقو کې ترسره کیدی شي، د 90.0٪ دقت سره. د مقالې سرلیک د سیسټامین پوښ شوي AuNPs او د ماشین زده کړې وړ سمارټ فون په کارولو سره د انسان په وینه کې د سرطان DNA ګړندی کشف دی.

شکل 1. د Cyst/AuNPs اجزاو له لارې د سرطان سکرینینګ لپاره یو ساده او ګړندی احساس پلیټ فارم په دوه ساده مرحلو کې سرته رسیدلی شي.

دا په 1 شکل کې ښودل شوی. لومړی، د DNA ټوټې تحلیل کولو لپاره د اوبو محلول کارول کیده. Cyst/AuNPs بیا په مخلوط محلول کې اضافه شوي. نورمال او وژونکي DNA مختلف میتیلیشن ملکیتونه لري چې په پایله کې د DNA ټوټې د مختلف ځان راټولولو نمونو سره رامینځته کیږي. نورمال DNA په نرمۍ سره راټولیږي او بالاخره د Cyst/AuNPs راټولوي، چې د Cyst/AuNPs سور بدل شوي طبیعت پایله لري، نو د سور څخه ارغواني ته د رنګ بدلون په پټو سترګو لیدل کیدی شي. په مقابل کې، د سرطان DNA ځانګړی میتیلیشن پروفایل د DNA ټوټې لوی کلسترونو تولید لامل کیږي.

د 96 څاه پلیټونو عکسونه د سمارټ فون کیمرې په کارولو سره اخیستل شوي. د سرطان DNA د سپیکٹروسکوپي پر بنسټ میتودونو په پرتله د ماشین زده کړې سره سمبال شوي سمارټ فون لخوا اندازه شوی.

د وینې اصلي نمونو کې د سرطان معاینه کول

د سینسنګ پلیټ فارم د کارونې پراخولو لپاره، څیړونکو یو سینسر پلي کړ چې په بریالیتوب سره د وینې اصلي نمونو کې د نورمال او سرطان DNA ترمنځ توپیر وکړ. په CpG سایټونو کې د میتیلیشن نمونې په ایپیګینیټیک ډول د جین بیان تنظیموي. د سرطان په نږدې ټولو ډولونو کې، د DNA میتیلیشن کې بدلونونه او په دې توګه د جینونو په بیان کې چې د تومورجنیسیس هڅوي په بدیل کې لیدل شوي.

د DNA میتیلیشن سره تړلو نورو سرطانونو لپاره د نمونې په توګه، څیړونکو د لیوکیمیا ناروغانو او صحي کنټرولونو څخه د وینې نمونې کارولې ترڅو د لیوکیمیک سرطان توپیر کې د میتیلیشن منظرې اغیزې وڅیړي. دا میتیلیشن منظره بایومارکر نه یوازې د لیوکیمیا د سکرینینګ موجوده ګړندۍ میتودونو څخه ښه کار کوي ، بلکه د دې ساده او مستقیمې ارزونې په کارولو سره د سرطان پراخه لړۍ لومړني کشف ته د پراختیا امکان هم ښیې.

د لیوکیمیا د 31 ناروغانو او 12 صحي اشخاصو د وینې نمونو څخه DNA تحلیل شوي. لکه څنګه چې په 2a شکل کې د بکس پلاټ کې ښودل شوي، د سرطان نمونو نسبي جذب (ΔA650/525) د نورمال نمونو څخه د DNA په پرتله ټیټ و. دا په عمده توګه د هایدروفوبیکیت د زیاتوالي له امله و چې د سرطان DNA د کثافاتو راټولولو المل کیږي، کوم چې د Cyst/AuNPs د راټولیدو مخه نیسي. د پایلې په توګه، دا نانو ذرات په بشپړه توګه د سرطان د مجموعو په خارجي طبقو کې منتشر شوي، چې په پایله کې د Cyst/AuNPs مختلف توزیع شوي چې په نورمال او د سرطان DNA مجموعو کې جذب شوي. د ROC منحني بیا د حد د حد په توپیر سره د ΔA650/525 لږترلږه ارزښت څخه اعظمي ارزښت ته رامینځته شوي.

شکل 2.(a) د سیسټ/AuNPs حلونو نسبي جذب ارزښتونه د مطلوب شرایطو لاندې د نورمال (نیلي) او سرطان (سرخ) DNA شتون ښیې

(DA650/525) د بکس پلاټونو؛ (b) د ROC تحلیل او د تشخیصي ازموینو ارزونه. (c) د نورمال او سرطان ناروغانو تشخیص لپاره د مغشوش میټرکس. (d) حساسیت، ځانګړتیا، د مثبت وړاندوینې ارزښت (PPV)، منفي وړاندوینې ارزښت (NPV) او د پرمختللي میتود دقت.

لکه څنګه چې په 2b شکل کې ښودل شوي، د ROC وکر لاندې ساحه (AUC = 0.9274) د پرمختللي سینسر لپاره ترلاسه شوي لوړ حساسیت او ځانګړتیا ښودلې. لکه څنګه چې د بکس پلاټ څخه لیدل کیدی شي، ټیټه نقطه چې د نورمال DNA ګروپ استازیتوب کوي د سرطان DNA ګروپ نمایندګي د لوړې نقطې څخه ښه نه جلا کیږي. له همدې امله، لوژستیک ریګریشن د عادي او سرطان ګروپونو ترمنځ توپیر لپاره کارول کیده. د خپلواک متغیرونو سیټ ته په پام سره، دا د پیښې احتمال اټکل کوي، لکه سرطان یا نورمال ګروپ. د انحصار متغیر حد د 0 او 1 ترمنځ دی. پایله یې احتمال دی. موږ د سرطان پیژندنې احتمال (P) د ΔA650/525 پراساس په لاندې ډول ټاکلی.

چیرته چې b=5.3533,w1=-6.965. د نمونې طبقه بندي لپاره، د 0.5 څخه کم احتمال یو نورمال نمونه په ګوته کوي، پداسې حال کې چې د 0.5 یا لوړ احتمال د سرطان نمونه په ګوته کوي. شکل 2c هغه مغشوش میټرکس انځوروي چې یوازې د پریږدو کراس تایید څخه رامینځته شوی ، کوم چې د طبقې کولو میتود ثبات اعتبار کولو لپاره کارول شوی. شکل 2d د میتود تشخیصي ازموینې ارزونه لنډیز کوي ، پشمول د حساسیت ، ځانګړتیا ، مثبت وړاندوینې ارزښت (PPV) او منفي وړاندوینې ارزښت (NPV).

د سمارټ فون پر بنسټ بایوسینسرونه

د سپیکٹرو فوټومیټرونو کارولو پرته د نمونې ازموینې نور هم اسانه کولو لپاره ، څیړونکو مصنوعي هوښیارتیا (AI) کارولې ترڅو د حل رنګ تشریح کړي او د نورمال او سرطان لرونکي اشخاصو ترمینځ توپیر وکړي. دې ته په پام سره، د کمپیوټر لید د سیسټ/AuNPs محلول رنګ په نورمال DNA (جامني) یا سرطاني DNA (سرخ) کې ژباړلو لپاره کارول شوی و چې د ګرځنده تلیفون کیمرې له لارې اخیستل شوي د 96 څاه پلیټونو عکسونو په کارولو سره. مصنوعي استخبارات کولی شي لګښتونه کم کړي او د نانو پارټیکل حلونو رنګ تشریح کولو کې لاسرسي ته وده ورکړي ، او پرته له کوم نظري هارډویر سمارټ فون لوازمو کارولو څخه. په نهایت کې، د ماشین زده کړې دوه ماډلونه، په شمول د رینډم ځنګل (RF) او د ملاتړ ویکتور ماشین (SVM) د ماډلونو جوړولو لپاره روزل شوي. دواړه RF او SVM ماډلونه په سمه توګه نمونې د 90.0٪ دقت سره مثبت او منفي په توګه طبقه بندي کړي. دا وړاندیز کوي چې د ګرځنده تلیفون پراساس بایوسینینګ کې د مصنوعي استخباراتو کارول خورا امکان لري.

شکل 3.(a) د حل هدف ټولګي د عکس السته راوړلو مرحلې لپاره د نمونې چمتو کولو پرمهال ثبت شوي. (b) د عکس اخیستلو مرحلې په جریان کې اخیستل شوی مثال. (c) د 96 څاه پلیټ په هر څاه کې د سیسټ/AuNPs محلول د رنګ شدت له عکس څخه استخراج شوی (b).

د Cyst/AuNPs په کارولو سره، څیړونکو په بریالیتوب سره د میتیلیشن منظرې کشف لپاره یو ساده سینسنګ پلیټ فارم او یو سینسر رامینځته کړی چې د سرطان DNA څخه نورمال DNA توپیر کولی شي کله چې د لیوکیمیا سکرینینګ لپاره د وینې اصلي نمونې کاروي. پرمختللي سینسر وښودله چې د وینې د اصلي نمونو څخه ایستل شوي DNA په 15 دقیقو کې د لیوکیمیا ناروغانو کې د سرطان DNA (3nM) لږ مقدار په چټکۍ او ارزانه توګه کشف کولی شي، او د 95.3٪ دقت یې ښودلی. د سپیکٹرو فوټومیټر اړتیا له مینځه وړو سره د نمونې ازموینې نور ساده کولو لپاره ، د ماشین زده کړې د حل رنګ تشریح کولو او د ګرځنده تلیفون عکس په کارولو سره د نورمال او سرطان لرونکي اشخاصو ترمینځ توپیر کولو لپاره کارول کیده ، او دقت هم په 90.0٪ کې ترلاسه کیدی شي.

حواله: DOI: 10.1039/d2ra05725e