基于CRISPR/SpRY等温扩增和Au@PdUss生物传感器的肺癌ctDNA精准检测新方法
批准号:
82102516
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
陈梅
依托单位:
学科分类:
检验医学研究新技术与新方法
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈梅
中文摘要
循环肿瘤DNA(ctDNA)检测作为一种非侵袭性“液体活检”手段,可为肺癌的早期诊断、诊疗预后和个体化治疗等提供重要信息,具有极高的研究价值和临床意义。但是,ctDNA在血液中含量稀少,而且常受到野生型高背景的干扰,现有技术难于实现低丰度ctDNA的精准测定。为此,本项目拟构建一种基于CRISPR/SpRY等温扩增和Au@Pd生物传感器的肺癌ctDNA精准检测新方法。将完成如下工作:①构建基于海胆状Au@Pd纳米粒子的生物传感器,实现ctDNA的超敏快速检测;②利用升级改造版“基因魔剪”CRISPR/SpRY和等温指数扩增反应创新联用,SpRY实现单碱基突变点也能精准识别,从而有效提升检测的特异性;③探索本项目方法在肺癌ctDNA-EGFR突变检测中的应用,为肺癌ctDNA早期诊断提供依据和技术支撑。本项目方法可实现血液中ctDNA精准特异的测定,为“液体活检”中分子诊断提供新思路。
英文摘要
As a kind of non-invasive detection of "liquid biopsy", circulating tumor DNA (ctDNA) play an important role in early diagnosis, prognosis and individualized treatment of tumor diseases, with high research value and clinical significance. However, ctDNA are rare in the peripheral blood, and often interfered by the high background of wild type, current ctDNA detection methods are difficult to achieve accurate detection. In order to achieve accurate detection of ctDNA, we propose a novel method based on CRISPR/SpRY isothermal amplification and Au@Pd biosensor. We plan to accomplish the following tasks: ①Construction of a biosensor based on Au@Pd urchin-shaped nanostructures to realize the sensitive and fast detection of ctDNA; ②Innovative combination of the newly modified “gene magic scissors” CRISPR/SpRY and isothermal exponential amplification, and even the single-base mutation point could be accurately identified, effectively improve the specificity; ③To explore the application of our method in the detection of EGFR mutation, providing the basis and technical support for ctDNA diagnosis of lung cancer. This study is expected to realize accurate and specific detection of ctDNA, and provide a new idea for molecular diagnosis in "liquid biopsy".
循环肿瘤DNA(ctDNA)检测作为一种非侵袭性的“液体活检”手段,可为肺癌的早期诊断、诊疗预后和个体化治疗等提供重要信息,具有极高的研究价值和临床意义。但是,ctDNA在血液中含量稀少,而且常受到野生型高背景的干扰,现有技术难于实现低丰度ctDNA的精准测定。本项目建立了CRISPR/SpRY 精准切割核酸体系, 联合等温指数扩增反应,完成SpRY-EXPAR 方法的构建;确定出CRISPR/SpRY 联合等温指数扩增技术对血液样品中的靶核酸的切割和扩增能力;并完成海胆状Au@Pd Uss纳米增敏探针的SPEs电化学传感器的构建;还利用所开发的电化学生物传感器检测完成对ctDNA EGFR的检测性能分析。在最佳优化条件下,SWV峰值随目标浓度下降而上升,根据ctDNA EGFR浓度和对应峰值信号绘制曲线,电流值与对数ctDNA EGFR浓度之间存在良好的线性关系,线性回归方程为Y=-3.264Lgc-0.0526,相关系数R2=0.983,LOD为0.392 fM,所开发的生物传感器也具有良好的重现性,稳定性和特异性。利用标准加样回收法进一步探索了所设计检测方法的准确性和临床潜力,其最大RSD为8.28%,回收率在95.81%~103.20%之间,该结果表明本研究所提出的检测方法有望用于临床样本的EGFR基因突变检测。qPCR的扩增原理可能会给ctDNA-EGFR碱基缺失突变的识别带来挑战,可能导致假阳性结果(其扩增理论上无法识别缺失突变)。此外,虽然目前临床上核酸扩增最常用方法是基于PCR反应,然而检测过程需要精密的热循环装置辅助精准的温度调节,这使其在基层社区医院和即时快速检验(POCT)中的应用受到很大限制。相较于变温扩增方法,核酸的等温指数扩增反应不需要精良的温控设备,在恒定30℃甚至室温下进行,实际操作简单,十分契合POCT的要求。尽管目前存在一些问题,但新型电化学传感器在肺癌ctDNA检测中仍具有广阔的临床应用前景。生物传感检测因其无创性、快速性和高度可重复性的特点,使其成为肺癌早期诊断、疾病监测和治疗反应预测的重要工具。随着科学技术的不断进步和临床需求的不断增加,新型电化学传感器在肺癌ctDNA检测中的应用将不断得到拓展和深化。
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