诊断脑肿瘤的最终方法是进行组织活检，其中包括手术切除少量肿瘤组织，以便在显微镜下检查。 这对于患者来说显然是侵入性的并且不舒服。 但如果有一种非侵入性的方法来检测脑癌的存在呢?研究人员开发了一种检测脑癌的新方法，利用纳米线“捕获并释放”尿液中的 DNA，能够检测出表明脑肿瘤存在的突变，新方法可能有一天意味着不再需要侵入性组织活检。
由日本名古屋大学领导的一组研究人员开发了一种液体活检方法，分析尿液中是否存在 DNA 突变，这些突变表明存在神经胶质瘤(一种常见的脑肿瘤)。 神经胶质瘤起源于大脑的神经胶质细胞，神经胶质细胞包围并支持神经细胞或神经元。 它们约占所有脑肿瘤的三分之一。
近年来，游离 DNA (cfDNA) 已成为诊断癌症和提供预后信息的多功能生物标志物。 当肿瘤细胞分裂并导致健康细胞死亡时，cfDNA 会释放到血液和其他体液中。 由于癌细胞的分裂速度比健康细胞快得多，人体的白细胞无法有效清除它们，因此它们最终会通过尿液排出体外。
“这些细胞的检测作为一种非侵入性的癌症检查方法已获得美国食品和药物管理局的批准，用于癌症筛查、诊断、预后以及监测癌症进展和治疗反应，”Takao Yasui 说，他是一名癌症研究人员。 该研究的通讯作者。 “然而，一个主要瓶颈是缺乏从尿液中有效分离 cfDNA 的技术，因为排出的 cfDNA 可能很短、碎片化且浓度低。”
为了解决这个问题，研究人员采用了“捕获后释放”的方法。 首先，在“捕获阶段”，氧化锌 (ZnO) 纳米线从尿液样本中捕获 cfDNA。 选择 ZnO 是因为它的表面附着水分子，然后与 cfDNA 形成氢键。 然后，在“释放”中，结合的 cfDNA 被洗掉并进行分析。 研究人员在 cfDNA 中寻找的是 IDH1 突变，这是在神经胶质瘤中发现的一种特征性基因突变。
他们使用新技术在术前测试了 12 名恶性脑肿瘤患者的尿液样本，发现他们的纳米线装置可以有效地从尿液中分离出 cfDNA，并仅使用极少量的尿液即可检测到 IDH1 突变。
“我们成功地分离了尿液 cfDNA，这对于传统方法来说是极其困难的，”Yasui 说。 “当我们提取 cfDNA 时，我们检测到了 IDH1 突变，这是神经胶质瘤中发现的一种特征性基因突变。 这让我们兴奋不已，因为这是第一份从小至 0.5 mL [0.01 fl oz] 的尿液样本中检测到 IDH1 突变的报告。”
研究人员表示，他们的纳米线检测方法可用于进行早期癌症诊断，并且该方法可适用于测试其他类型的肿瘤。
“这项研究通过使用化学、生物、医学和纳米技术，克服了目前使用的方法的缺点，为尿液 cfDNA 的临床使用提供了最先进的方法，特别是作为一种分析工具，促进早期诊断癌症，”Yasui说。 “虽然我们测试了神经胶质瘤，但这种方法为检测肿瘤突变开辟了新的可能性。 如果我们知道要寻找的突变类型，我们就可以轻松地应用我们的技术来检测其他类型的肿瘤，特别是检测那些无法通过常规方法分离的肿瘤。”
