Ученые создали новый тест на колоректальный рак: он занимает всего 20 минут

Сообщая о световом обнаружении с помощью машинного обучения, команда Корейского института материаловедения (KIMS) под руководством доктора Хо Сан Джун продемонстрировала метод, который идентифицирует метилированную ДНК, ключевой индикатор рака, на сверхнизких уровнях в течение 20 минут, как сообщает ScienceBlog.

У Фокус.Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и увлекательные новости из мира науки!

Исследование, опубликованное в журнале Advanced Science, продемонстрировало 99-процентную точность в различении пациентов с колоректальным раком и здоровых людей с помощью всего двух капель крови.

Разработка ученых использует «плазмонное молекулярное удержание» (PME) — наноструктуру на основе золота, которая формирует наноразмерные горячие точки именно в тех местах, где ДНК опухоли попадает на датчик. Эти горячие точки усиливают молекулярный световой сигнал более чем в 100 миллионов раз, функционируя как микроскопический мегафон для молекул ДНК. Биосенсор обнаруживает метилированную ДНК при концентрации 25 фг/мл, что примерно равно одной 25 000-ой части зерна сахара, растворенного в капле воды, что намного превосходит традиционные инструменты выявления заболевания.

Метилирование ДНК регулирует активность генов. При раке глобальное гипометилирование дестабилизирует геном, в то время как определенные области подвергаются гиперметилированию. Этот датчик различает оба явления, предлагая точную картину стадии заболевания.

Клинические испытания показали, что устройство различает стадии рака с четкими паттернами метилирования: уровни метилирования снижались с 14,4% на стадии I до 11,2% на стадии IV, что коррелирует с увеличением тяжести опухоли. Чувствительность достигала 86,7% до 93,3% на отдельных стадиях, с 100% чувствительностью и 98,3% специфичностью сенсора в целом. Команда подтвердила эти результаты с помощью пятикратной перекрестной проверки, достигнув точности до 93,8%.

Компьютерная программа, обученная распознавать закономерности в свете, использовалась для измерения степени химического изменения ДНК, которое часто происходит при наличии рака. Программа фокусировалась на конкретном сигнале на 1482 обратных сантиметрах. У онкологических пациентов около 12,7% ДНК претерпело такие изменения, в то время как у здоровых людей этот показатель составил около 15,9%. Более низкий показатель у онкологических пациентов указывает на хорошо известное изменение, связанное с раком, называемое глобальной гипометилированием.

Высокомощная визуализация показала, что датчик создает крошечные зазоры размером 2,52 нанометра между золотыми частицами при наличии раковой ДНК. Эти небольшие пространства создают сильные электрические поля непосредственно в месте нахождения ДНК, что облегчает улавливание слабых сигналов. Другая техника, называемая спектроскопией потери энергии электронов, подтвердила, что ДНК была распределена по датчику, особенно в местах усиления сигнала.

Датчик работает всего с двумя каплями крови и не требует длительных и сложных процедур, обычно необходимых для очистки или подготовки образца. Его небольшой размер и высокая скорость тестирования означают, что его можно использовать в клиниках, скрининговых пунктах или даже дома, а результаты будут готовы через 20 минут — гораздо быстрее, чем типичные лабораторные тесты, которые занимают несколько часов.

Эта платформа, хотя изначально тестировалась на колоректальный рак, обещает более широкое применение для скрининга заболеваний, связанных с изменениями метилирования ДНК, таких как раннее выявление, мониторинг лечения или прогнозирование. Исследователи KIMS планируют расширить применение этой техники на другие виды рака и эпигенетические заболевания.

Также Фокус писал о прогнозах, по которым к 2050 году мир ждет онкологическое цунами. И это, как предупреждают эксперты, может подвергнуть испытаниям на устойчивость системы здравоохранения разных стран.

Важно! Эта статья основана на последних научных и медицинских исследованиях и не противоречит им. Текст носит исключительно информационный характер и не содержит медицинских советов. Для установления диагноза обязательно обратитесь к врачу.