science >> Wetenschap >  >> Chemie

Een gevoeliger apparaat om DNA in de bloedsomloop te karakteriseren

Principe van het BIAbooster analytisch systeem. Van een gezuiverd plasmamonster, 1 µL wordt geanalyseerd met het BIABooster-apparaat, die zich concentreert, scheidt en detecteert het grootteprofiel van het circulerende DNA. De grafiek rechtsonder vertegenwoordigt een "typisch" grootteprofiel met een opeenvolging van pieken met een laag molecuulgewicht in het bereik van 100-300 basenparen (bp) en een residu met een hoog molecuulgewicht van ongeveer 1700 bp. De gevoeligheidslimiet van het apparaat is 10 fg/µL. Krediet:© Aurélien Bancaud, LAAS-CNRS. Menselijk silhouet (links):icoon gemaakt door Freepik van flaticon.com

Ontwikkeld en gepatenteerd in 2012 en 2014 in het Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS-CNRS) en industrieel geïmplementeerd door Picometrics-Technologies, BIABooster-technologie kenmerkt DNA met nieuwe precisie en gevoeligheid. Wanneer gebruikt voor het analyseren van achtergebleven DNA dat in het bloed circuleert, het heeft veelbelovende handtekeningen geïdentificeerd voor het monitoren van patiënten met kanker. Deze handtekeningen, gepresenteerd op 20 maart 2018 uitgave van Analytische scheikunde , kan worden bevestigd door een grotere studie onder leiding van teams van de Université Paris Descartes, INSERM, AP-HM en AP-HP (Hôpital Européen Georges-Pompidou).

In het menselijk lichaam, occasionele celdood vertaalt zich in afbraak en afgifte van DNA, dat vervolgens in het bloed circuleert voordat het wordt geëlimineerd. Eerdere studies hebben aangetoond dat kankerpatiënten hoge niveaus van DNA-fragmenten in hun bloed hebben. Echter, factoren zoals een rijk dieet of fysieke inspanning kunnen ook verantwoordelijk zijn voor hoge niveaus van DNA-fragmenten. BIABooster bereikt gevoelige en snelle analyse op DNA-moleculen, nieuwe wegen openen voor een betere karakterisering van de samenstelling van deze resterende DNA-fractie in het bloed en dus specificatie van de oorsprong ervan.

Om DNA te analyseren, het BIABooster-apparaat werkt in twee in-line concentratie- en scheidingsstappen. Eerst, het DNA wordt geconcentreerd via een systeem van capillairen gevormd uit de kruising van een kleine capillair en een andere met een grotere dwarsdoorsnede. De onderzoekers maken een oplossing waarin het DNA in het grote capillair stroomt en gebruiken een elektrisch veld met een lage amplitude om de migratie te vertragen. De verandering in stroomsnelheid en elektrisch veld in de vernauwing stopt het DNA en concentreert het als een "wafel". Deze wafel wordt vervolgens vrijgegeven door de progressieve daling in het elektrische veld, die ook de fragmenten scheidt op grootte.

De onderzoekers gebruiken BIABooster sinds 2016 en hebben een protocol gedefinieerd dat wordt gepresenteerd in Analytical Chemistry. Over ongeveer twintig minuten, de tool detecteert DNA tot een concentratie van 10 fg/μL. Het bepaalt de concentratie en grootte van een monster met, respectievelijk, nauwkeurigheid van 20% en 3%. Het is bijzonder geschikt gebleken om het profiel van DNA in de bloedcirculatie aan te pakken voor gezonde vrijwilligers of patiënten met kanker, zowel qua concentratie als qua grootteprofiel.

Naast de technische bekwaamheid, de onderzoekers besloten dit apparaat te gebruiken om ongeveer honderd klinische monsters te analyseren van patiënten met kanker die afkomstig waren van de Hôpital Européen Georges-Pompidou AP-HP en AP-HM ziekenhuizen. Hun eerste resultaten bevestigen dat de aanwezigheid van DNA met een laag moleculair gewicht in grote hoeveelheden relevante klinische informatie kan zijn voor het monitoren van patiënten.