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手机也能测序了?基于手机的显微镜可进行突变分析和靶向测序

1月16发表在《Nature Communications》上的一项研究中,美国和瑞典的研究人员基于手机相机建造了一个显微镜,来检测细胞和组织中DNA测序反应的荧光产物。该移动显微镜可以检测超过30%的结肠癌中KRAS基因的点突变。

瑞典斯德哥尔摩大学的合作者Mats Nilsson表示,这项研究表明人们可以使用像手机一样简单的成像设备记录DNA测序反应。

该显微镜包含两个用于检测不同荧光团的激光器(以电池供电),和一个用于明场成像的白光LED。手机的相机镜头和外部镜头提供约2.6倍的放大倍率。3D打印的显微镜平台可以在所有三个方向操纵样品载玻片。

研究人员使用测序技术,扩增并荧光标记靶DNA序列或转录本的拷贝。然后他们使用基于手机的显微镜对所得测序产物进行成像。

研究意义

加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)的合作者Aydogan Ozcan表示:“突变分析和DNA测序给临床科学带来了梦幻般的进步。但是它们被局限于实验室内,不能延伸到资源相对匮乏的其他环境中。”

Ozcan表示,使用移动显微镜来分析特定靶序列,可以为除大型医院或实验室外的更多地方提供使用高级诊断工具的机会。虽然芝加哥大学的Savas Tay没有参与这项研究,但他表示,“这项技术的发展是对这些高端分子病理学检测方法的民主化尝试。”

Tay补充说,测序诊断是如今检测癌症类型的黄金标准,但由于资源和成本的问题,它们很难在日常生活中进行,而这个移动显微镜可以通过降低成本来改变这一状况。作者们创建的这一技术平台,可以在即时检测(point of care)站点进行肿瘤样品的靶向测序。

芬兰分子医学研究所的Johan Lundin表示,这种显微镜和测序策略的组合,相对于其他突变分析技术的另一个优点是,细胞和组织是完整的。你可以创建一张地图,显示突变发生在哪个特定的细胞中。

需要改进的地方

该平台同样具有一些限制。Lundin表示,一个开放性的问题是,这些特定技术的可行性到底如何尚不清楚,尤其是在资源匮乏的环境中。虽然医疗提供者可能在许多不同的环境中使用移动显微镜,但其他实验室设备的可用性可能限制了靶向突变分析技术的可行性。

Tay表示,显然在样品制备方面还有许多可改进之处,因为它仍然需要训练有素的实验室技术人员来准备所有的样品。作者曾提出微流体可以简化样品制备。Nilsson表示该团队已经在着手开发这样的解决方案。

未来发展

Ozcan说,该团队当前工作目标是使这项技术更具成本效益,更容易使用且不需太多的培训。

该技术的一种可能扩展方向是开发除KRAS突变之外的序列分析。Ozcan说,这是一个可以扩展到各种不同癌症并进行不同类型突变分析的平台。

Nilsson说,虽然癌症诊断很有意义,但是这样一个非常简单的设备非常适合用于资源匮乏环境中感染性疾病的诊断,例如结核病菌。我们可以检测抗生素抗性基因的突变,然后进行简单的测试,以预测哪种抗生素治疗在结核病患者中是有效的。

他补充说,该平台还可用于在病毒爆发期间的快速诊断。不管即时诊断的站点在哪里,你都可以向专家远程呈现所分析的数据,然后立即反馈给用户。

参考文献:

M. Kühnemund et al., “Targeted DNA sequencing and in situ mutation analysis using mobile phone microscopy,” Nature Communications, 8:13913, doi:10.1038/ncomms13913.

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本文由 测序中国 作者:戴胜 发表,转载请注明来源!

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