由DNA制成的微型设备能够以更少的误报检测癌症

北卡罗来纳州达勒姆市-一种新的癌症检测工具使用由DNA制成的微小电路，通过其表面上的分子特征来识别癌细胞。

杜克大学的研究人员通过相互作用的合成DNA链形成了简单的电路，这些合成DNA链比人的头发细了数万倍。

与计算机中的电路不同，这些电路通过附着到细胞外部并分析其在某些细胞类型上比其他细胞上发现的蛋白质数量更多而起作用。如果电路找到目标，它会用一个很小的发光标签标记电池。

由于该设备能够以比以前的方法更高的特异性区分细胞类型，因此研究人员希望他们的工作可以改善诊断，并为癌症治疗提供更好的目标。

由杜克大学计算机科学家John Reif和他的前博士学位所领导的团队。学生Tianqi Song在最近的“美国化学会杂志”上描述了他们的方法。

以前曾使用过类似的技术来检测癌症，但它们更容易产生误报-当细胞混合物带有一种或多种DNA电路旨在筛选的蛋白质时，会出现错误识别，但没有一种细胞类型具有商场。

对于使用当前方法正确检测到的每个癌细胞，某些健康细胞在未被检出的情况下也会被错误标记为可能癌变。

每种类型的癌细胞在其细胞表面都有一组特征性的细胞膜蛋白。为了减少身份错误的情况，Duke团队设计了一个DNA电路，该电路必须锁定在同一细胞上特定的蛋白质组合才能起作用。

因此，他们不太可能标记错误的单元格，Reif说。

该技术可以用作筛选工具，以帮助排除癌症，这可能意味着减少不必要的随访，或开发出更具针对性的副作用更少的癌症治疗方法。

他们的DNA回路的每个基本元素都由两条DNA链组成。第一条DNA链折叠并与其自身部分配对以形成发夹形状。每个发夹的一端结合到第二条DNA链上，后者作用为锁和系链，以适合特定细胞表面蛋白的方式折叠，就像拼图一样。这两条链共同作用，以验证特定蛋白存在于细胞表面。

为了寻找癌症，在实验室中将电路元件与人的细胞混合在一起。如果任何细胞中都掺有正确的蛋白质组合，则完整的回路将附着。然后添加一条“引发剂” DNA链会导致其中一个发夹打开，进而触发链式反应中的另一个发夹，直到回路中的最后一个发夹打开并且细胞点亮。

该设备在Reif实验室的试管中进行了测试，结果表明该设备可在仅数小时内通过发光强度检测出白血病细胞，并将其与其他类型的癌症区分开。

研究人员说，通过替换系链，可以很容易地将设备重新配置为检测不同的细胞表面蛋白。Reif计划在未来的DNA循环中释放一个小分子，该小分子可以提醒人体的免疫系统攻击癌细胞。

该技术尚未准备就绪。研究人员说，他们的DNA回路需要在更现实的条件下进行测试，以确保它们仍然标记正确的细胞。