ڊي اين اي ميٿيليشن ٽيسٽنگ سمارٽ فونز سان گڏ ٽيومر جي شروعاتي اسڪريننگ ۽ ليوڪيميا اسڪريننگ لاءِ 90.0٪ جي درستگي سان!

مائع بايپسي جي بنياد تي ڪينسر جي ابتدائي تشخيص گذريل سالن ۾ يو ايس نيشنل ڪينسر انسٽيٽيوٽ پاران تجويز ڪيل ڪينسر جي سڃاڻپ ۽ تشخيص جو هڪ نئون رخ آهي، جنهن جو مقصد ابتدائي سرطان يا ان کان اڳ جي ڪينسر جي زخمن کي ڳولڻ آهي. اهو وڏي پئماني تي استعمال ڪيو ويو آهي ناول بايو مارڪر جي طور تي مختلف خرابين جي ابتدائي تشخيص لاءِ، جن ۾ ڦڦڙن جي ڪينسر، گيسٽرو انٽيسٽينل ٽيومر، گليوماس ۽ گائنيڪولوجيڪل ٽيومر شامل آهن.

ميٿيليشن لينڊ اسڪيپ (ميٿيل اسڪيپ) بائيو مارڪرز کي سڃاڻڻ لاءِ پليٽ فارمز جي اڀرڻ ۾ امڪاني طور تي موجوده سرطان جي شروعاتي اسڪريننگ کي بهتر بڻائڻ جي صلاحيت آهي، مريضن کي ابتدائي علاج واري مرحلي ۾ آڻيندي.

تازو، محققن ميٿيليشن لينڊ اسڪيپ جي سڃاڻپ لاءِ هڪ سادو ۽ سڌو سينسنگ پليٽ فارم تيار ڪيو آهي جنهن جي بنياد تي سيسٽامين سينگاريل گولڊ نانو پارٽيڪلز (Cyst/AuNPs) هڪ سمارٽ فون تي ٻڌل بايو سينسر سان گڏ آهي جيڪو ٽيمر جي وسيع رينج جي تيز رفتار اسڪريننگ کي قابل بڻائي ٿو. رت جي نموني مان ڊي اين اي ڪڍڻ کان پوءِ 15 منٽن اندر ليوڪيميا جي ابتدائي اسڪريننگ ڪري سگهجي ٿي، 90.0 سيڪڙو جي درستگي سان. آرٽيڪل جو عنوان انساني رت ۾ ڪينسر جي ڊي اين اي جي تيزيءَ سان پتو لڳائڻ آهي سيسٽامين-ڪيپ ٿيل AuNPs ۽ هڪ مشين لرننگ-فعال سمارٽ فون استعمال ڪندي.

شڪل 1. Cyst/AuNPs اجزاء ذريعي ڪينسر جي اسڪريننگ لاءِ هڪ سادو ۽ تيز سينسنگ پليٽ فارم ٻن سادي قدمن ۾ مڪمل ڪري سگهجي ٿو.

اهو تصوير 1 ۾ ڏيکاريل آهي. پهريون، هڪ آبي محلول استعمال ڪيو ويو DNA جي ٽڪرن کي ٽوڙڻ لاءِ. Cyst/AuNPs وري مخلوط حل ۾ شامل ڪيا ويا. عام ۽ خراب ڊي اين اي ۾ مختلف ميٿيليشن جا خاصيتون آهن، جنهن جي نتيجي ۾ ڊي اين اي جا ٽڪرا مختلف خود اسيمبليءَ جي نمونن سان. عام ڊي اين اي آهستي آهستي گڏ ٿئي ٿو ۽ آخرڪار Cyst/AuNPs کي گڏ ڪري ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ Cyst/AuNPs جي ڳاڙهي تبديليءَ واري نوعيت جو نتيجو ٿئي ٿو، ته جيئن ڳاڙهي کان جامني رنگ جي تبديلي کي ننگي اک سان ڏسي سگهجي ٿو. ان جي ابتڙ، ڪينسر ڊي اين اي جي منفرد ميٿيليشن پروفائل ڊي اين اي جي ٽڪرن جي وڏي ڪلستر جي پيداوار جي ڪري ٿي.

سمارٽ فون ڪئميرا استعمال ڪندي 96-سٺي پليٽ جون تصويرون ورتيون ويون. ڪينسر ڊي اين اي ماپ ڪئي وئي اسمارٽ فون ذريعي ليس مشين لرننگ سان گڏ اسپيڪٽروڪوپي جي بنياد تي طريقن جي مقابلي ۾.

حقيقي رت جي نموني ۾ ڪينسر اسڪريننگ

سينسنگ پليٽ فارم جي افاديت کي وڌائڻ لاء، تحقيق ڪندڙن هڪ سينسر لاڳو ڪيو جيڪو حقيقي رت جي نمونن ۾ عام ۽ سرطان جي ڊي اين اي جي وچ ۾ ڪاميابي سان فرق ڪيو. سي پي جي سائيٽن تي ميٿيليشن نمونن ايپيگيني طور تي جين اظهار کي منظم ڪن ٿا. تقريبن سڀني ڪينسر جي قسمن ۾، ڊي اين اي ميٿيليشن ۾ تبديليون ۽ اهڙيء طرح جين جي اظهار ۾ جيڪي tumourigenesis کي فروغ ڏين ٿا انهن کي متبادل طور تي ڏٺو ويو آهي.

ڊي اين اي ميٿيليشن سان لاڳاپيل ٻين ڪينسر جي نموني جي طور تي، محقق ليوڪيميا جي مريضن مان رت جا نمونا استعمال ڪيا ۽ صحت مند ڪنٽرول ليوڪيمڪ ڪينسر کي مختلف ڪرڻ ۾ ميٿيليشن منظر جي اثر جي تحقيق ڪرڻ لاء. هي ميٿيليشن لينڊ اسڪيپ بائيو مارڪر نه رڳو موجوده تيز ليوڪيميا اسڪريننگ جي طريقن کي بهتر بڻائي ٿو، پر هن سادي ۽ سڌي پرک کي استعمال ڪندي ڪينسر جي وسيع رينج جي ابتدائي سڃاڻپ تائين وڌائڻ جي فزيبلٽي کي پڻ ڏيکاري ٿو.

ليوڪيميا جي 31 مريضن ۽ 12 صحتمند ماڻهن جي رت جي نمونن مان ڊي اين اي جو تجزيو ڪيو ويو. جيئن ته شڪل 2a ۾ باڪس پلاٽ ۾ ڏيکاريل آهي، ڪينسر جي نمونن جو لاڳاپو جذب (ΔA650/525) عام نموني مان ڊي اين اي جي ڀيٽ ۾ گهٽ هو. اهو خاص طور تي وڌيل هائيڊروفوبيسيٽي جي ڪري هو جنهن جي نتيجي ۾ ڪينسر ڊي اين اي جي گھڻ جمع ٿيڻ جي ڪري، جنهن Cyst/AuNPs جي مجموعي کي روڪيو. نتيجي طور، اهي نانو ذرات مڪمل طور تي سرطان جي مجموعي جي ٻاهرئين تہن ۾ منتشر ٿي ويا، جنهن جي نتيجي ۾ عام ۽ ڪينسر جي ڊي اين اي مجموعي تي جذب ڪيل Cyst/AuNPs جي مختلف تڪرارن جي نتيجي ۾. ROC وکر وري ٺاهيا ويا حد تائين مختلف ڪندي ΔA650/525 جي گھٽ ۾ گھٽ قيمت کان وڌ ۾ وڌ قدر تائين.

شڪل 2. (a) سِسٽ/AuNPs حلن جا لاڳاپا جاذب قدر جيڪي بهتر حالتن هيٺ نارمل (نيرو) ۽ ڪينسر (لال) ڊي اين اي جي موجودگي کي ظاهر ڪن ٿا

(DA650/525) باڪس پلاٽن جو؛ (b) ROC تجزيي ۽ تشخيصي ٽيسٽ جي تشخيص. (c) عام ۽ ڪينسر جي مريضن جي تشخيص لاء مونجهارو ميٽرڪس. (d) حساسيت، خاصيت، مثبت پيش گوئي واري قدر (PPV)، منفي پيش گوئي واري قيمت (NPV) ۽ ترقي يافته طريقي جي درستگي.

جيئن ته شڪل 2b ۾ ڏيکاريل آهي، ترقي يافته سينسر لاءِ حاصل ڪيل ROC وکر (AUC = 0.9274) هيٺ ڏنل ايراضي اعليٰ حساسيت ۽ خاصيت ڏيکاري ٿي. جيئن ته باڪس پلاٽ مان ڏسي سگھجي ٿو، عام ڊي اين اي گروپ جي نمائندگي ڪندڙ سڀ کان گھٽ پوائنٽ ڪينسر جي ڊي اين اي گروپ جي نمائندگي ڪندڙ اعلي نقطي کان چڱي طرح جدا نه آھي. تنهن ڪري، عام ۽ ڪينسر گروپن جي وچ ۾ فرق ڪرڻ لاء منطقي رجعت استعمال ڪيو ويو. آزاد متغيرن جو هڪ سيٽ ڏنو ويو آهي، اهو هڪ واقعا ٿيڻ جي امڪان جو اندازو لڳائي ٿو، جهڙوڪ ڪينسر يا عام گروپ. انحصار متغير جي حد 0 ۽ 1 جي وچ ۾ آهي. نتيجو تنهن ڪري هڪ امڪان آهي. اسان ΔA650/525 جي بنياد تي سرطان جي سڃاڻپ (P) جي امڪاني طور تي طئي ڪيو.

جتي b=5.3533,w1=-6.965. نموني جي درجه بندي لاء، 0.5 کان گهٽ جو امڪان هڪ عام نموني کي ظاهر ڪري ٿو، جڏهن ته 0.5 يا ان کان وڌيڪ جو امڪان سرطان جي نموني کي ظاهر ڪري ٿو. شڪل 2c ظاھر ڪري ٿو مونجهاري ميٽرڪس مان پيدا ٿيل ڇڏي-ان-اڪيلو ڪراس-تصديق، جيڪو درجه بندي جي طريقي جي استحڪام کي درست ڪرڻ لاء استعمال ڪيو ويو. شڪل 2d اختصار ڪري ٿو تشخيصي ٽيسٽ جي تشخيص جو طريقو، جنهن ۾ حساسيت، خاصيت، مثبت پيش گوئي واري قدر (PPV) ۽ منفي اڳڪٿي ڪندڙ قدر (NPV) شامل آهن.

اسمارٽ فون تي ٻڌل بايو سينسر

spectrophotometers جي استعمال کان سواءِ نموني جاچ کي وڌيڪ آسان ڪرڻ لاءِ، محققن مصنوعي ذهانت (AI) استعمال ڪيو حل جي رنگ جي تشريح ۽ عام ۽ ڪينسر وارن ماڻهن جي وچ ۾ فرق ڪرڻ لاءِ. هن کي ڏنو ويو، ڪمپيوٽر ويزن استعمال ڪيو ويو Cyst/AuNPs حل جي رنگ کي عام ڊي اين اي (جامني) يا ڪينسر واري ڊي اين اي (ڳاڙهي) ۾ ترجمو ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو 96-ويل پليٽن جون تصويرون استعمال ڪندي موبائل فون ڪيمرا ذريعي. مصنوعي ذهانت قيمت گھٽائي سگهي ٿي ۽ نانو پارٽيڪل حل جي رنگ جي تشريح ۾ رسائي کي بهتر بڻائي سگهي ٿي، ۽ بغير ڪنهن آپٽيڪل هارڊويئر اسمارٽ فون لوازمات جي استعمال جي. آخرڪار، ٻن مشينن جي سکيا جا ماڊل، جن ۾ رينڊم فاريسٽ (RF) ۽ سپورٽ ویکٹر مشين (SVM) شامل آهن، ماڊلز کي تعمير ڪرڻ لاءِ تربيت ڏني وئي. ٻنهي آر ايف ۽ ايس وي ايم ماڊل صحيح نموني کي 90.0٪ جي درستگي سان مثبت ۽ منفي طور تي درجه بندي ڪيو. ان مان معلوم ٿئي ٿو ته موبائيل فون تي ٻڌل بايوسنسنگ ۾ مصنوعي ذهانت جو استعمال بلڪل ممڪن آهي.

شڪل 3.(a) تصوير جي حصول واري مرحلي لاءِ نموني جي تياري دوران رڪارڊ ڪيل حل جو ٽارگيٽ ڪلاس. (b) تصوير حاصل ڪرڻ واري مرحلي دوران ورتو ويو مثال تصوير. (c) تصوير مان ڪڍيل 96-سٺي پليٽ جي هر کوهه ۾ سسٽ/AuNPs حل جي رنگ جي شدت (b).

Cyst/AuNPs استعمال ڪندي، محققن ڪاميابيءَ سان ميٿيليشن لينڊ اسڪيپ جي سڃاڻپ لاءِ هڪ سادي سينسنگ پليٽ فارم تيار ڪيو آهي ۽ هڪ سينسر عام ڊي اين اي کي ڪينسر جي ڊي اين اي کان ڌار ڪرڻ جي قابل آهي جڏهن ليوڪيميا اسڪريننگ لاءِ حقيقي رت جا نمونا استعمال ڪندي. ترقي يافته سينسر ڏيکاريو ته حقيقي رت جي نمونن مان ڪڍيل ڊي اين اي تيزيءَ سان ۽ قيمتي طريقي سان 15 منٽن ۾ ليوڪيميا جي مريضن ۾ ڪينسر جي ڊي اين اي (3nM) جي ننڍي مقدار کي ڳولي سگهي ٿو، ۽ 95.3٪ جي درستگي ڏيکاري ٿي. اسپيڪٽروفوٽو ميٽر جي ضرورت کي ختم ڪندي نموني جي جاچ کي وڌيڪ آسان ڪرڻ لاءِ، مشين لرننگ استعمال ڪئي وئي ته حل جي رنگ کي تشريح ڪرڻ ۽ عام ۽ ڪينسر وارن ماڻهن جي وچ ۾ فرق ڪرڻ لاءِ موبائيل فون فوٽو استعمال ڪندي، ۽ درستگي پڻ 90.0٪ تي حاصل ڪرڻ جي قابل هئي.

حوالو: DOI: 10.1039/d2ra05725e