这项新检测方法可用于检测和诊断所有类型的癌症

A Santhera employee works with test-tubes in Liestal November 2, 2006. Swiss-based Santhera Pharmaceuticals, which is focusing on developing a number of small-molecule pharmaceutical products for the treatment of severe neuromuscular diseases, will list its shares on the Swiss stock exchange with its first day of trading on November 3. REUTERS/Andreas Meier (SWITZERLAND) - ZM1DTVVQJOAA
"The test has yet to be conducted on humans, and clinical trials are needed before we know for sure if it can be used in the clinic."Image: REUTERS/Andreas Meier
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研究人员开发出一种可用于诊断所有癌症的检测方法。该方法基于一种独特的DNA特征,这种特征似乎在各类癌症中普遍存在。

该检测方法尚未在人体上进行测试,在确定其能否用于临床之前,仍需开展临床试验。

每种癌症类型,无论是乳腺癌还是肠癌,都具有不同的遗传及其他特征。检测一种癌症的方法未必适用于另一种癌症。长期以来,研究人员一直在寻找各类癌症之间的共同点,以开发一种可适用于所有类型的诊断工具。

我们的研究发表在期刊Nature Communications上,研究发现,癌症DNA置于水中时会形成一种独特结构。在乳腺癌、前列腺癌、肠癌以及淋巴瘤的DNA样本中,该结构都相同。我们利用这一发现开发出一种检测方法,能够在不到十分钟的时间内识别出癌症DNA。

我们的检测方法如何运作

目前癌症检测需要进行组织活检,即通过外科手术从患者肿瘤中采集组织。研究人员一直在寻找一种侵入性更低的诊断检测方法,以便在更早期发现癌症。其中一种仍在研发中的可能方案是液体活检,即检测血液中的循环癌症DNA。

我们的检测方法同样使用循环癌症DNA,但采用了不同的检测手段。

人体几乎每个细胞所含的DNA都相同,但研究发现,癌症的进展会导致这些DNA发生大规模的重编程。

Image: Nature Communications

这一变化尤其体现在一种名为甲基基团的微小分子的分布模式上,这种分子修饰着DNA。

正常细胞DNA独特的甲基化模式对于调节其机制和维持其功能至关重要,它还负责开启和关闭基因。改变这种模式是癌细胞调控自身增殖的方式之一。

此前已有对甲基化模式的研究,然而,其在溶液(如水)中的作用此前从未被探索过。我们利用透射电子显微镜(一种高分辨率显微镜)观察到,癌变DNA片段在水中折叠成三维结构。这与我们在水中观察到的正常组织DNA的结构不同。

在实验室中,金颗粒常被用于帮助检测生物分子(如DNA)。这是因为金会影响分子行为,从而引起可见的颜色变化。我们发现,癌变DNA对金具有很强的亲和力,这意味着它能与金颗粒强力结合。

这一发现促使我们开发出一种能够检测血液和组织中癌变DNA的检测方法。该方法需要将少量纯化DNA与几滴金颗粒溶液混合。只需观察颜色变化,便可在五分钟内用肉眼识别出癌变DNA。

该检测方法同样适用于电化学检测,即将DNA附着在平面金电极上。由于癌症DNA对金具有更高的亲和力,与正常DNA相比,它能产生更高的相对电化学电流信号。这种电化学方法灵敏度很高,最终也可能用作诊断工具。

重要意义

要使该检测方法正常运行,DNA必须纯净。迄今为止,我们已对200多份组织和血液样本进行了测试,准确率为90%。准确性对于减少假阳性非常重要,假阳性即在没有癌症的情况下错误地检测出癌症。

我们测试的癌症类型包括乳腺癌、前列腺癌、肠癌和淋巴瘤。我们尚未测试其他癌症,但由于甲基化模式在所有癌症中都相似,DNA很可能以相同的方式产生反应。

这是一个有希望的开端,不过要证明其临床应用价值,还需要使用更多样本进行进一步分析。

下一步是开展大规模临床研究,以了解基于这一新型DNA特征,癌症能够在多早的阶段被检测出来。我们正在评估检测不同体液中不同类型癌症(从癌症早期到晚期)的可能性。

我们还在考虑,该检测方法能否根据治疗期间体液中DNA特征的丰度,帮助监测治疗反应。

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