近日，《自然》子刊《Nature Communications》发表的一项研究为癌症的早期诊断带来了令人瞩目的新方法。近日，澳大利亚昆士兰大学《自然》子刊《Nature Communications》发表的一项研究，带来了一种令人瞩目的癌症早期诊断新方法。昆士兰大学澳大利亚生物工程和纳米技术研究所(AIBN)的研究人员发现，各种癌症的癌细胞DNA具有特定的结构，在此基础上开发的简单诊断测试有望成为癌症早期诊断的通用方法。
“癌症是一种特别复杂多变的疾病，所以很难找到一个所有癌症共有但又不同于健康细胞的简单特征。”这项研究的第一作者阿布西纳博士说。然而现在，他们找到了一个几乎可以满足他们要求的功能。
从肿瘤上脱落并进入外周血液循环的癌细胞(循环肿瘤细胞，简称CTC)是癌症的生物标志物之一。随着癌细胞的分裂和死亡，细胞内包括DNA片段在内的各种物质被释放出来，进入血液循环。基于CTC的液体活检技术是近年来肿瘤研究的热点领域，尤其是在癌症早期诊断方面。例如，通过测序检测血液中的游离DNA是否存在肿瘤特异性突变。
一些科学家认为，DNA的表观遗传变化有助于癌症诊断。一些甲基通常附着在成熟细胞的DNA分子上，这种化学修饰可以调节基因表达。然而，肿瘤DNA的甲基化特征不同于来自健康组织的DNA。
AIBN的研究人员从DNA甲基化的物理和化学特征入手，找到了一种简单的方法来区分它。在健康细胞的基因组中，DNA上的甲基大致均匀分布。然而，癌细胞基因组中的情况不同。大部分DNA片段缺少甲基基团，一些区域挤满了密集的甲基基团。研究人员检查了各种癌症的样本，发现这种纳米尺度的结构特征存在于乳腺癌、前列腺癌、结直肠癌和淋巴瘤等各种癌细胞的DNA中。
这种甲基分布的结构特征导致了一个结果：循环肿瘤DNA分子和健康细胞DNA分子在溶液中的3D折叠形状不同，进而吸附能力与裸金属表面不同。研究人员将外周血中的DNA片段放入溶液中，其中循环的肿瘤DNA分子在密集的甲基基团的影响下形成特殊的3D结构，被金箔电极吸附并从溶液中分离出来。测量金箔吸附DNA后的电化学特性是否发生变化，不到10分钟即可得到是否有肿瘤DNA的分析结果。
接下来，研究人员开发了一种更直观的检测方法。“我们通过使用纳米金颗粒设计了一种简单的测试方法。当溶液中有肿瘤DNA形成的3D纳米结构时，它会立即变色。”昆士兰大学化学教授、AIBN联合创始人马特特劳(Matt Trau)教授介绍。
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