镀银金纳米条首检测早期癌症生物标志物

Duke大学的生物医学工程师已经设计了一种同时检测从组织样品中提取的RNA中多种特异性微小RNA的存在的方法，而不需要标记或靶扩增。该技术可用于鉴定癌症和其他疾病的早期生物标志物，而无需制定，耗时，昂贵的工艺和当前技术所需的特殊实验室设备。

结果在5月4日在杂志上出现在线分析师。

“我实验室的一般研究重点是在他们甚至知道他们生病之前早期发现人们的疾病，”Fitzpatrick研究所主任和R. Eugene and Susie E.主任Tuan Vo-Dinh说Goodson在公爵杰出的生物医学工程教授。“为了做到这一点，你需要能够在基因组水平上上游，看看像microRNA这样的生物标志物。”

MicroRNA是短的RNA分子，其与信使RNA结合，并阻止它们将其指示递送到身体的蛋白质的生产机器。这可以有效地沉默DNA或调节基因表达的某些部分，从而改变某些生物学功能的行为。在人类中发现了超过2000 microRNA，影响发育，分化，生长和新陈代谢。

随着研究人员已经发现并了解了这些微小的遗传包装，许多微小RNA与生物学功能的误解有关，导致疾病从脑肿瘤到阿尔茨海默氏症。这些发现导致使用MicroRNA作为疾病生物标志物和治疗目标的兴趣。由于身体样品中存在的少量miRNA，研究它们的传统方法需要遗传扩增过程，例如定量逆转录PCR（QRT-PCR）和RNA测序。

虽然这些技术在设备齐全的实验室和研究研究中表现令人钦佩，但是可能需要数月或数年的研究，它们对临床或在现场的诊断结果上不太适合。为了尝试弥合适用性的这种差距，vo-dinh和他的同事正在转向镀银金纳盘。

“金纳盘有多个尖峰，可以充当照明棒，用于增强电磁波，这是粒子形状的独特特征，”vo-dinh表示，在公爵化学中占据了一位教师预约。“我们的微小纳米传感器，称为”逆分子哨片“，利用这种能力来创造多个微大车衫存在的清晰信号。”

虽然这个名字是一口，但纳米传感器设计的基本思想是获得标签分子，当识别和捕获特定的靶RNA时，将标签分子非常接近星星的尖峰。当激光器在触发的传感器上闪烁时，纳米型尖端的避雷杆效果使标记分子非常明亮地闪耀，发出靶RNA的捕获。

研究人员通过将标签分子与一系列DNA的纳米杆点束缚到一个纳米杆点来设置这种触发。虽然它在循环中自身卷曲，但DNA通过RNA“垫片”保持开放，该RNA“垫片”是由被定制的RNA“间隔物”与被测试的靶微瘤结合。当该microRNA来到时，它牢记并去除间隔物，使DNA自身卷曲在环上并使标签分子与纳米罩紧密接触。

在激光激发下，标签发出称为拉曼信号的光，这通常非常弱。但是，纳米杆的形状和由金纳盘和银涂层引起的单独反应的耦合效果为数百万倍，使它们更容易检测。

“标签分子的拉曼信号具有非常特异性颜色的锋利峰，如光谱指纹，使它们在检测到时容易彼此区分，”VO-DINH表示。“因此，我们实际上可以为纳米杆子上的不同微大RNAS设计不同的传感器，每个传感器都有标签分子表现出自己的特定光谱指纹。并且因为信号如此强烈，我们可以独立地彼此检测这些指纹中的每个指纹。”

在这项临床研究中，VO-DINH和这支球队与Katherine Garman，医学副教授和杜克癌症研究所的同事合作，使用新的纳米传感器平台来证明它们可以检测miR-21，一种与非常相关的特定microRNA。食管癌的早期阶段，以及其他更精细的最先进的方法。在这种情况下，单独使用miR-21足以区分健康组织样品来自癌症样本。然而，对于其他疾病，可能有必要检测其他几个MicroRNA以获得可靠的诊断，这正是研究人员对其反相分子哨纳米患者的一般适用性激发的原因。

“通常，三或四种遗传生物标志物可能足以获得良好的诊断，并且这些类型的生物标志物可以对每种疾病进行无关，”VO-DINH说。“这就是为什么我们鼓励的原因是我们的纳米帽的信号在没有耗时的目标扩增的情况下创造的强烈。我们的方法可以为组织病理学和PCR提供诊断替代品，从而简化了癌症诊断的测试过程。”

vo-dinh三年多，vo-dinh曾与他的同事和公爵的许可和企业办公室合作，以专利到基于纳米尾的生物传感器。随着该专利最近颁发的，研究人员很高兴能够开始测试其技术能力的极限，并探索与私营部门的技术转移可能性。

“遵循这些令人鼓舞的结果，我们现在非常兴奋地应用这项技术，以直接从新的NIH资助项目中的血液样本检测结肠癌，”VO-DINH说。“在肿瘤甚至形成肿瘤之前，在血液中直接检测癌症的早期生物标志物是非常挑战的，但我们寄予厚望。”

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