澳大利亞昆士蘭大學生物工程與納米技術(shù)研究所（Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology，AIBN）的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種獨特的納米尺度的DNA特征，普遍存在于所有的癌癥中。基于這一發(fā)現(xiàn)，研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)，10分鐘內(nèi)就能將癌癥從任何組織類型（如血液或活檢）中迅速而容易地檢測出來。

這項研究得到美國國家乳腺癌基金會（National Breast Cancer Foundation）的資助，研究成果于日前發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

AIBN研究人員、論文第一作者Abu Sina博士表示，“由于癌癥是一種極其復雜多變的疾病，很難找到一種所有癌癥都具有、但同于又有別于健康細胞的簡單特征。”

為解決這一問題，Sina博士和等人與AIBN聯(lián)合創(chuàng)始人Matt Trau教授及其研究組Laura Carrascosa博士從DNA甲基化的物理化學特征入手，共同致力于一種被稱作“循環(huán)游離DNA”的物質(zhì)。

昆士蘭大學官網(wǎng)新聞稿提到，與健康細胞一樣，癌細胞也處于死亡和更新的過程中。當癌細胞死亡時，它們會裂解并釋放包括DNA在內(nèi)的物質(zhì)，這些釋放出的DNA隨后會進入血液循環(huán)。

實際上，從腫瘤上脫落并進入外周血循環(huán)的癌細胞，即循環(huán)腫瘤細胞（CTC），是癌癥的生物標志物之一。基于CTC的液體活檢技術(shù)也是近年腫瘤研究、尤其是癌癥早期診斷的熱門領(lǐng)域，比如通過測序檢測血液中游離的DNA是否帶有腫瘤特異的相關(guān)突變。

Carrascosa博士說，“我們進行了大量的研究，以確定是否有一些獨特的DNA特征只存在于癌癥中，而不存在于身體的其他部位。”

因此，研究團隊研究了癌細胞和健康細胞基因組的表觀遺傳模式。換言之，他們尋找修飾DNA的甲基分子模式，這些甲基對細胞的功能很重要，它們是控制在特定時間點哪些基因開啟或關(guān)閉的信號。

在健康細胞的基因組中，DNA上的甲基基團基本呈均勻分布。然而，AIBN研究團隊發(fā)現(xiàn)，在癌細胞的基因組中，大部分DNA片段上甲基基團缺失，在某些特定的位置則有密集的甲基團簇。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，這種獨特的特征出現(xiàn)在他們檢測的每一種乳腺癌中，也出現(xiàn)在其他形式的癌癥中，包括前列腺癌、結(jié)腸直腸癌和淋巴瘤的游離DNA中。

“事實上，我們檢測到的每一個癌變DNA片段都具有這種高度可預測的模式。”Trau教授表示，“這似乎是所有癌癥的一個普遍特征，這是一個驚人的發(fā)現(xiàn)。”

研究團隊還發(fā)現(xiàn)，在溶液中，這些密集的甲基團簇會導致癌癥DNA片段折疊成三維納米結(jié)構(gòu)，而這些納米結(jié)構(gòu)非常喜歡黏附在黃金上。

利用這一點，研究人員設計了一種試驗方法，使用金納米顆粒去檢測，根據(jù)這些癌癥DNA的三維納米結(jié)構(gòu)存在與否，金納米顆粒會顏色會出現(xiàn)相應的變化。如果是腫瘤DNA顆粒接觸到納米金顆粒后，溶液顏色會呈紅色。

Trau教授說，“這發(fā)生在一滴血液中，你可以用眼睛發(fā)現(xiàn)它，就這么簡單。”

不過，該方法目前僅限于實驗室中。目前為止，研究團隊已經(jīng)在200個不同類型的人類癌癥和健康細胞樣本上測試了這項新技術(shù)。在一部分癌癥中，檢測的準確率高達90%。

“它適用于組織來源的基因組DNA和血液來源的循環(huán)游離DNA。”Sina博士說，這項新發(fā)現(xiàn)可能會改變癌癥診斷領(lǐng)域的游戲規(guī)則，雖然還不完美，但這是一個有希望的開始，而且隨著時間的推移會越來越好。

“當然，我們還不知道它是不是適用于所有癌癥診斷，但它看起來真的很有趣，因為它是一種非常簡單的癌癥通用標記，而且是一種非常容易獲得、價格低廉的技術(shù)，不需要DNA測序等復雜的實驗室設備。”Trau教授表示。