基于少层MoS_(2)纳米片的光学生物传感器用于癌症标志物ctDNA的检测

癌症已成为威胁人类健康和生命的主要疾病之一。循环肿瘤DNA(ctDNA)检测作为一种实用的液体活检技术,在肿瘤诊断、靶向治疗和预后预测中具有重要的应用前景。因此,本课题研究了一种基于少层MoS_(2)纳米片的光学生物传感器用于癌症标志物ctDNA的高灵敏检测。首先,采用剪切剥离法制备少层MoS_(2)纳米片,并对制备条件进行优化,以制备横向尺寸较大、厚度均匀的少层MoS_(2)纳米片;其次,通过分散液吸光度的变化研究少层MoS_(2)纳米片在高浓度盐溶液中的加速聚集沉淀行为;然后,基于MoS_(2)纳米片对单链DNA的吸附力,研究了单链DNA对于盐诱导沉淀少层MoS_(2)纳米片的抑制作用;最后,利用杂交形成的双链DNA从少层MoS_(2)纳米片上脱落而导致的分散液吸光度的变化构建光学生物传感器,并通过cpDNA与不同浓度的ctDNA杂交对该传感器的性能进行检测。结果表明,当cpDNA浓度为100 nM时,浓度范围在25~100 nM的ctDNA与少层MoS_(2)纳米片分散液的吸光度呈反比线性关系。在401和448 nm波长处时,少层MoS_(2)纳米片分散液的吸光度与ctDNA浓度的线性回归方程分别为Y=0.23557-0.00070X,R^(2)=0.94222和Y=0.21253-0.00050X,R^(2)=0.95141。所构建的光学生物传感器成功地实现了对癌症标志物ctDNA的检测;为未来的体外癌症检测和诊断提供了一种有效的传感策略。

非小细胞肺癌ctDNA监测耐药相关伴随基因研究进展

肺癌靶向治疗显著延长了患者的生存时间,已成为晚期驱动基因阳性非小细胞肺癌患者标准治疗。但肺癌患者的基因状态是动态变化的,通过动态监测基因状态的变化,可早期发现与肺癌疾病进展相关差异基因和伴随基因,从而更加精准地实现对肺癌靶向治疗全程管理的全方位掌握。根据精确基因检测指导下的靶向药应用,有助于为患者提供更切实有效、更长期稳定的个体化靶向治疗指导,达到最佳临床获益。

ctDNA检测在非小细胞肺癌临床诊疗应用中的最新研究进展

非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)是一种高度致死性的恶性肿瘤,给人类健康带来严重威胁。传统的肿瘤诊疗方法存在许多局限性,而液体活检技术中的循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)检测由于其无创便捷、全面灵敏的特点,在NSCLC的个体化治疗和监测中引起了广泛关注。该文将综述近年来ctDNA检测在NSCLC临床诊疗应用中的最新研究进展,包括其在早期筛查、疾病诊断、肿瘤突变监测、治疗效果评估以及预后评估等方面的应用。

动态监测ctDNA⁃MRD预测局部晚期NSCLC放化疗疗效

1文献来源Pan Y,Zhang JT,Gao X,et al.Dynamic circulating tumor DNA during chemoradiotherapy predicts clinical outcomes for locally advanced non⁃small cell lung cancer patients[J].Cancer Cell,2023,41(10):1763-1773.e4.2证据水平2b。

ctDNA在妇科恶性肿瘤诊治中的研究进展

妇科中宫颈癌、卵巢癌和子宫内膜癌是女性生殖系统常见的恶性肿瘤,严重危害妇女健康。卵巢癌仍然是妇科恶性肿瘤中最致命的疾病,发病率逐年上升。对于这种恶性肿瘤来说提高早期诊断水平、争取治疗时机至关重要。我国妇科恶性肿瘤死亡率较高,主要的原因在于我国缺乏早期筛查、诊断方法,而当发现时多数患者已处于中晚期。目前在妇科恶性肿瘤早期检测和筛查、复发监测、治疗评估方面尚缺乏有效的检测手段。循环肿瘤DNA (circulating tumor DNA, ctDNA)是提供微创样本采集的主要液体活检方法。在许多类型的实体恶性肿瘤中都显示出诊断、预后和预测价值,最近的研究试图阐明它们在卵巢癌中的作用。本文对ctDNA的生物特性以及在妇科恶性肿瘤早期诊断与筛查、疗效评价、预测复发转移检测等方面进行综述。

Research progress on dynamic monitoring of ctDNA and drug resistance related concomitant mutations in non-small cell lung cancer

Owing to significantly prolonged survival,targeted therapy has become standardized recommendation for advanced non-small cell lung cancer patients with mutated driver genes.However,the genetic status of lung cancer patients is dynamic.By dynamically monitoring the evolution of genes status,differential genes and concomitant genes related to progressive disease could be confirmed early,so as to achieve a more accurate and comprehensive insight of the whole process management of targeted therapy for lung cancer patients.Under the guidance of accurate genetic testing results,it is helpful to provide patients with more effective,long-term,and stable individualized targeted therapy.

外周血ctDNA二代测序在晚期非小细胞肺癌靶向治疗中的指导意义

晚期肺癌中约80%为非小细胞肺癌,非小细胞肺癌的主要治疗手段是靶向治疗,靶向治疗能否获益 取决是否存在靶向药物敏感基因。而在基因检测方面,相较于传统的组织活检,液体活检高通量测序检测可无创获得,并代表多个肿瘤部位,为肿瘤异质性和基因共变异的临床研究提供了更加有效的手段。外周血循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)作为液体活检的主要代表,主要来源于肿瘤细胞的凋亡、坏死以及肿瘤细胞分泌的DNA片段,也可来源于循环肿瘤细胞。在肿瘤基因分子分型、指导治疗、疗效动态监测、预测耐药等方面独具优势,通过DNA的分子分型可以指导晚期非小细胞肺癌的靶向治疗。本综述拟对近年外周血ctDNA基因检测在晚期非小细胞肺癌靶向治疗中的指导意义进行总结。

HBsAg ELISA+/HBV DNA NAT-献血者血清学与分子生物学特征分析

目的 了解西安地区无偿献血人群HBsAg ELISA检测结果与HBV DNA检测结果不一致的标本相关血清学标志物的分布情况。方法 收集2022年11月1日—2023年4月30日陕西省血液中心HBsAg ELISA+/HBV DNA NAT-(ELISA+/NAT-)标本共计71份,对其采用电化学发光法检测乙肝血清学标志物,同时复检巢式PCR扩增HBV S区和C区基因片段。结果 双ELISA+/NAT-标本(n=30)巢式PCR检测阳性率远高于单ELISA+/NAT-标本(n=41)(60%vs 24.40%,P<0.05)。前者献血者100%为初次献血者,血清抗-HBc阳性率100%,血清学模式以1、4、5此3项阳性(80%)为主;后者献血者中31.7%为重复献血者,血清抗-HBc阳性率仅为19.51%,血清学模式以单2项阳性(43.90%)和全阴(36.58%)为主。结论 单ELISA+结果存在较多假阳性,导致不必要的血液报废;而NAT-标本可能存在低水平的HBV DNA,产生漏检风险。建议针对单HBsAg ELISA+/NAT-献血者,采用多套系统多种方法追溯检测,提高献血者HBV筛查的准确度,减少不必要的血液浪费。

不同运动方式对人体DNA损伤、DNA甲基化和端粒长度的影响

背景:运动不仅是改善身体健康和心理健康的有效手段,还对代谢性和心脑血管等疾病的发生、发展具有良好的干预效果,其原因与表观遗传因素有关。目的:总结不同运动方式对人体DNA损伤、DNA甲基化和端粒长度的影响,并分析运动调控表观遗传修饰的可能机制,以期为运动改善机体功能提供参考。方法:以“运动,有氧训练,急性运动,无氧训练,抗阻训练,DNA损伤,DNA甲基化,端粒”为中文检索词,以“exercise,sport,aerobic exercise,anaerobic exercise,resistance training,acute exercise,DNA methylation,DNA damage,telomere”为英文检索词。在PubMed、Embase、Web of Science、中国知网数据库中进行检索,并根据纳入与排除标准筛选文献,最终纳入70篇文献。结果与结论:①长期有氧、抗阻和无氧运动均能改善DNA损伤,其原因与运动可以提高机体的抗氧化能力有关。而急性运动则会通过上调活性氧和活性氮氧化物的表达进而加剧DNA损伤程度;②急性运动、长期抗阻运动和无氧运动在降低DNA甲基化方面具有积极作用,其关键机制可能是运动诱导的活性氧使氧化型谷胱甘肽/还原型谷胱甘肽比值和DNA甲基化转移酶、10-11易位酶的表达发生了改变,进而对DNA甲基化产生调控作用;③与其他运动形式相比,长时间有氧运动可能更具有增加端粒长度的潜在价值,其中的生物学机制涉及炎症、氧化应激、DNA甲基化和微小RNA的表达调控;④基于当前文献可知,有氧运动持续2年以上可以增加端粒长度,未来的研究也应进一步明确最佳的运动持续时间。

NSCLC患者ctDNA与病理组织中EGFR、PIK3CA基因突变检测结果一致性及影响因素

目的探讨非小细胞肺癌(NSCLC)患者外周血中循环肿瘤DNA(ctDNA)与病理组织中上皮生长因子受体(EGFR)、磷脂酰肌醇3-激酶催化亚基α(PIK3CA)基因突变检测结果的一致性,并分析其影响因素。方法纳入2019年12月—2020年12月我院收治的118例NSCLC患者作为研究对象。检测患者外周血ctDNA及病理组织中EGFR、PIK3CA及c-Met、TP53、FGFR1、BRAF、STK11、FANCA、KRAS、ERBB2基因状态,比较ctDNA与组织中EGFR、PIK3CA检测结果的一致性,并将患者分为一致组和非一致组;比较两组患者的临床资料,多因素Logistic回归分析影响检测结果一致性的因素;Kaplan-Meier法绘制生存曲线分析ctDNA检测EGFR、PIK3CA突变患者1年生存情况。结果ctDNA检测结果显示,84例(71.19%)患者检出至少1个EGFR突变位点,19del、L858R、T790M突变检出率分别为37.29%、23.73%、33.05%,33例(27.97%)检出至少1个PIK3CA突变位点,p.E545K、p.H1047R、p.E542K突变检出率分别为15.25%、9.32%、4.24%;组织检测结果显示,EGFR突变检出率为65.25%(77/118),19del、L858R、T790M突变检出率分别为35.59%、23.73%、31.36%,PIK3CA突变检出率为21.19%(25/118),p.E545K、p.H1047R、p.E542K突变检出率分别为12.71%、7.63%、3.39%;ctDNA中c-Met、TP53、FGFR1、BRAF、STK11、FANCA、KRAS、ERBB2突变检出率分别为1.69%、22.03%、2.54%、4.24%、5.08%、3.39%、1.69%、1.69%,组织中分别为5.93%、33.05%、2.54%、2.54%、5.08%、3.39%、2.54%、3.39%。ctDNA与组织检测EGFR、PIK3CA及总体的一致率分别为77.12%、71.19%和64.41%(Kappa=0.348,0.537,0.645)。多因素分析结果显示,肿瘤低分化、肿瘤分期Ⅳ期、骨转移、初诊未治是外周血ctDNA与组织中EGFR、PIK3CA基因突变检测一致性的独立危险因素(P<0.05)。ctDNA检测EGFR突变阳性患者生存率明显低于阴性患者,PIK3C A突变阳性患者生存率明显低于阴性患者(P<0.05)。结论外周血ctDNA与组织DNA检测PIK3CA的一致性良好,检测EGFR的一致性较差,肿瘤分化程度、分期、骨转移及初诊治疗情况均与检测一致性有关。

PLR、微卫星状态及ctDNA对肢端恶性黑色素瘤术后复发的评估作用

目的 探讨外周血血小板/淋巴细胞比值(PLR)、微卫星状态及血浆循环肿瘤DNA(ctDNA)对肢端恶性黑色素瘤(AM)术后复发的评估作用。方法 选择行外科手术治疗的AM患者98例,收集患者临床资料,分析不同临床分期患者PLR、微卫星状态、ctDNA差异,采用Logistic回归分析影响患者术后复发的相关因素,建立ROC曲线分析PLR、MS、ctDNA对术后复发的诊断价值。结果 随临床分期增加,PLR、ctDNA水平、微卫星不稳定(MSI)占比逐渐增加(P<0.05);98例AM患者术后1年复发21例(21.43%),多因素Logistic回归分析显示,肿瘤厚度、病理分型、PLR、ctDNA值、MSI占比是AM术后复发的影响因素(P<0.05);ROC曲线显示,PLR、ctDNA、微卫星状态诊断术后复发的AUC分别为0.784、0.858、0.816。结论 PLR、ctDNA值及微卫星状态与AM患者病情严重程度有关,对患者术后复发具有一定的评估价值。

环境DNA技术发展及其在长江流域水生生态学领域的应用研究进展

长江流域鱼类资源丰富、生物多样性高。近年来,受人为干扰、环境变化等因素影响,鱼类资源急剧衰退,全面了解该流域水生生态学信息、进行长江大保护迫在眉睫。随着分子生物学技术的发展,环境DNA技术应运而生,其相比于传统调查方式更加高效、灵敏,应用领域更广;该技术的灵敏性使其非常适合于检测濒危物种、低密度物种入侵、瞬时和隐秘物种的存在,特别是当检测低密度物种的采样工作难以控制时,其敏感性、简便性和降低危害性的优势愈加显现出来。因此,该技术已被广泛应用于食品微生物、生物监测、群落生态学、古环境、保护生物学和生物入侵等领域的研究。介绍了环境DNA定义、发展史、研究方法与优劣势,在此基础上概述了其在长江流域水生生态学领域的应用研究进展,最后展望了环境DNA技术与环境RNA技术相结合的技术革新以及新一代测序手段、大数据及机器智能技术多技术结合助力该领域研究的前景,以期为长江流域持续性生态学监测提供借鉴和参考。

Taq DNA聚合酶的分子改造及其在探针法qPCR直扩体系中的应用

Taq DNA聚合酶作为实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)技术的核心组分,其性能优劣直接影响qPCR技术的进一步发展。然而,野生型Taq DNA聚合酶的耐抑制剂性能差、延伸性能不足。为获得具有高性能的Taq DNA聚合酶,采用基因工程技术将双链DNA结合蛋白Sso7d或Sto7d融合在野生型Taq DNA聚合酶的N端或C端,构建了4个均可溶表达的改造体,再经过耐受性测试筛选较优的改造体,结果显示:改造体Taq-Sto的耐受性最高,其热稳定性不受影响,且在1 s/kbp的延伸条件下能成功扩增靶标,表明Taq-Sto具有增强的延伸性能,在TaqMan探针法qPCR体系中对腐殖酸、单宁酸、全血等抑制剂同样表现出良好的耐受性。EMSA实验发现:Taq-Sto对DNA模板的结合亲和力有所提高,有利于增强Taq-Sto对模板的竞争力;将Taq-Sto应用于非洲猪瘟病毒(ASFV)的TaqMan探针法qPCR检测,与商品化试剂相比,Taq-Sto具有更低的ASFV检出限,且在体积分数为2%~6%的猪粪便样本或猪肉样本中的检测灵敏度分别为100.0%和85.4%,说明Taq-Sto在直扩qPCR检测领域更具有优势。

基于环境DNA技术的珠江中下游鱼类多样性初步研究

通过环境DNA技术(Environmental DNA,eDNA)检测珠江中下游鱼类生物多样性,探索珠江中下鱼类多样性监测和保护的新途径。2023年2月在珠江中下游设置了桂平、藤县、封开、德庆、肇庆和九江共6个采样点,通过水样采集及过滤、eDNA提取、遗传标记扩增及测序和数据库比对分析等流程检测鱼类多样性。结果表明,6个采样点共检测出30种鱼类,隶属于4目10科27属,其中土著鱼类26种,外来种4种。较已有传统调查数据新检出2种鱼类:美丽沙鳅(Botia pulchra)和齐氏罗非鱼(Oceochromis zillii)。鱼类优势种为子陵吻鰕虎鱼(Rhinogobius giurinus)、瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachellii)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、尼罗罗非鱼(O.nilotica)、齐氏罗非鱼、南方波鱼(Rasbora steineri)和鲤(Cyprinus carpio)。根据Shannon指数和Simpson指数显示,eDNA检测九江和桂平站点的鱼类多样性最高,藤县的最低。作为一种新的检测方法,eDNA技术可用于快速检测珠江中下游鱼类的多样性及分布,在实际应用中可将eDNA技术与传统的监测方法相结合,以提供更全面的鱼类生物多样性数据信息。

安徽新安江水牛mtDNA D-Loop区遗传多样性与系统进化研究

试验旨在分析安徽省黄山市新安江流域上游地区新安江水牛群体的分子遗传特性,探究其母系起源与遗传多样性。利用PCR扩增和测序技术测定28头新安江水牛的mtDNA D-Loop序列,下载GenBank数据库中24个中国水牛群体的693条D-Loop序列,利用生物信息学分析其遗传多样性,构建Neighbor-joining系统发生树和Media-joining网络,探索不同水牛群体的遗传距离。结果显示,28头新安江水牛的mtDNA D-Loop序列共有117个变异位点,构成25种单倍型,其核苷酸多样性为0.02602±0.00303,单倍型多样性为0.989±0.014。新安江水牛群体的变异性水平与中国其他水牛群体接近。N-J系统进化树显示,新安江水牛25个单倍型分为A、B两个支系,具有A支系和B支系2个母系来源,其中A支系占据主导地位。Media-joining进化网络显示,中国水牛主要为沼泽型水牛,分为沼泽型水牛A支系和B支系,B支系又分为b1亚支系和b2亚支系。综上,新安江水牛群体变异水平与中国其他地方水牛群体接近,群体遗传多样性丰富;且新安江水牛属于沼泽型水牛,具有2个线粒体母系来源,与我国其他地方水牛群体具有一定的遗传距离。

硒对云南白灵芝生长、品质及DNA甲基化特征的影响

采用田间覆土栽培试验,设置6个Se浓度(0、50、100、200、300、400μg/g)处理,分别记为CK、Se50、Se100、Se200、Se300、Se400,研究外源硒对云南白灵芝生长发育、重金属积累、生物活性成分含量及其DNA甲基化特征的影响。结果表明,与CK相比,外源Se对子实体柄长和菌盖大小(横径、纵径)无显著影响,但能显著降低菌盖厚度;随着Se施用水平提高,菌丝生长速率和子实体硒含量均呈先增后降的趋势,生物量呈先降后增再降的趋势。子实体重金属含量(As、Cd、Pb、Hg)随Se浓度增加呈持续降低趋势,线性分析也表明,重金属含量与Se施用浓度均呈显著负相关。施Se增加了子实体多糖、粗蛋白、黄酮及总氨基酸含量,其中,多糖、黄酮含量在Se400处理下最高,总氨基酸、粗蛋白含量分别在Se200、Se300处理下最高。HPLC测定分析表明,与CK相比,Se300提高了灵芝酸A、灵芝酸DM、灵芝酸F及灵芝酮三醇为主的三萜酸组分,其总三萜酸含量较其他处理提高2.93%~25.54%。敏感扩增多态性分析(MSAP)结果显示,Se300较CK、Se400相比具有较高的未甲基化位点比例和较低的甲基化位点比例。综上,施用外源硒可促进早期菌丝生长,提高子实体生物量累积,改善子实体重金属安全性能和生物活性成分品质,改变DNA甲基化比例,且以300μg/g施用浓度的整体效果最佳,其子实体产量较对照显著提高11.36%。

一种适用于实验教学的果蝇DNA提取新方法

南开大学遗传学实验课程组将科研中常用的动物组织DNA提取方法改造后用于实验教学,获得了1种适用于实验教学的果蝇DNA提取新方法。该方法由碱裂解、酸中和、离心3个步骤组成,具有操作简单、时间短、成本低、效果稳定等特点,获得的DNA无论是浓度还是纯度均可满足后续PCR扩增的需要,符合实验教学的要求。该方法简化了果蝇DNA的提取流程,为与果蝇基因表达分析相关实验项目的改革奠定了基础,有助于提升实验教学效果,推动课程建设。

血清中DNA聚合酶α在阿尔茨海默病中的表达和诊断价值分析

目的探究血清中DNA聚合酶α(DNA polα)在阿尔茨海默病(AD)中的表达水平,分析其在AD中的诊断价值。方法选取2019年3月至2023年4月在首都医科大学宣武医院就诊的AD痴呆(DAT)期患者100例作为DAT组,轻度认知障碍(MCI)期患者43例作为MCI组;同期,选取68例同年龄组别的健康者作为HC组。检测各组血清样本中DNA polα的表达水平,利用受试者工作特征(ROC)曲线分析DNA polα在AD中的诊断价值。结果DAT组血清DNA polα表达水平高于MCI组(P<0.05)和HC组(P<0.001),随着AD病程发展,DNA polα表达水平有递增趋势。DNA polα表达水平与简易智能精神状态检查量表(MMSE)和蒙特利尔认知评估量表(MoCA)评分均呈负相关(r=-0.1553、-0.2037,P<0.05)。DNA polα诊断DAT期的曲线下面积(AUC)为0.682,灵敏度为0.900,特异度为0.412;DNA polα诊断MCI期的AUC为0.546,灵敏度为0.977,特异度为0.250;DNA polα鉴别诊断MCI期和DAT期的AUC为0.664,灵敏度为0.780,特异度为0.535。结论DNA polα在DAT期AD患者中表达水平升高,且其表达水平与AD病程发展存在一定联系,推测DNA polα有可能是诊断AD潜在的血液生物标志物。

DNA存储场景下的大小喷泉码模型设计

在DNA存储等应用场景中,传统喷泉码算法需要占用额外信道资源将源文件分组数目K传递给解码端。在实际应用中,虽然可以将K嵌入在每一个编码数据分组中进行传递,但这种做法会严重浪费信道的带宽。针对上述问题,提出了一种大小喷泉码模型,通过增加小喷泉码这一带外信道来优化关键参数的传递。小喷泉码将每个编码分组中有关参数K所占用空间的粒度降至1 bit,有效减少了带宽资源的消耗。此外,小喷泉码还能适应由于DNA存储介质不均匀所导致的编码序列不定长的限制条件,一定条件下甚至可以完全不占用额外信道带宽。

ctDNA的研究现状及在肺癌诊疗中的研究进展

肺癌是最常见的恶性肿瘤之一,其发病率和死亡率在大多数国家均居首位。肺癌的早期诊断、早期治疗是提高治愈率的关键。新兴的液体活检技术中,血液中循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)的检测在肺癌的研究与应用已进行了广泛研究。近年来ctDNA液体活检技术的高速发展给肺癌的诊断及治疗带来了新的突破,有望成为肺癌诊断、指导治疗及监测复发等多方面的新途径。本文对目前ctDNA的研究进行了总结,并讨论ctDNA检测在肺癌筛查、治疗及复发等方面的应用前景。