新的纳米孔技术为更早更安全的肿瘤检测提供了概念证明

近年来，一种称为液体活检的非侵入性活检方法显示出作为组织活检的潜在替代物的前景，组织活检是目前癌症检测和诊断的金标准。组织活检样本——传统上是通过可能需要全身麻醉的手术收集的，具有在任何手术中可能发生的并发症的风险，从疼痛到感染，并且——通常测试特定的遗传变异，也称为突变，这可以提供关于这种癌症的确切最佳治疗的信息。

另一方面，液体活检可以识别血液、尿液或唾液等体液中循环的肿瘤DNA片段或细胞——，称为循环肿瘤DNA (ctDNA)——，保护患者免受不必要的伤害。不幸的是，在现实生活中，体液中痕量的ctDNA及其短暂的性质仍然是一个挑战。

然而，东京农业科技大学(TUAT)的生物技术研究人员开发了一种纳米孔技术，该技术显示出在实验室测试中提供强大、快速和简单的突变检测工具的潜力。

研究结果发表在2020年8月9日的同行评议期刊《小方法》上。

纳米孔测量是第三代基因测序技术，允许DNA分子通过纳米孔或“洞”。当它通过孔时，DNA核苷酸碱基(腺嘌呤[A]、胞嘧啶[C]、鸟嘌呤[G]或胸腺嘧啶[T])会引起电荷的变化，这种变化是每个碱基独有的，可以编目，就像沙子通过一系列筛子一样。纳米孔技术也可以通过在孔打开时阻断电流来诱导短DNA链的移位或遗传物质的交换。在这两种情况下，第二代测量运行4-9天。然而，纳米孔测量是实时进行的。

快速廉价的纳米孔技术通常用于全基因组测序，但其在ctDNA分析中的应用尚未完全开发。纳米孔测序技术擅长长阅读长度(10000-50000 nt)。测序ctDNA (~150 bp)需要早期处理，例如提供原始ctDNA的多个拷贝来延伸目标。虽然我们尝试过利用纳米孔技术直接检测ctDNA，并且可以识别单个基因突变的存在与否，但到目前为止，他们还没有能够识别突变的位置。

TUAT方法基于对遗传密码解压缩所需的时间长度和电流阻断的统计分析，这允许识别突变的存在和位置。到目前为止，它只用于短带的遗传物质或寡核苷酸，而不是用于现实世界的液体活检。

“这仍处于概念验证阶段，但令人兴奋的不仅仅是因为它可以早期检测，”负责设计新方法的两名工程师之一河野隆史(Takashi Kono)说。“但是这项技术可以用来评估转移的程度[癌症生长]和抗癌药物的效果。”

研究人员现在希望与医疗机构合作，对许多不同癌症的ctDNA突变位置进行验证和编目，从而将这种方法发展成为一种简单的广泛发生疾病的诊断方法。