基于手機(jī)的顯微鏡可進(jìn)行突變分析和靶向測(cè)序

 發(fā)表在《Nature Communications》上的一項(xiàng)研究中，美國(guó)和瑞典的研究人員基于手機(jī)相機(jī)建造了一個(gè)顯微鏡，來(lái)檢測(cè)細(xì)胞和組織中DNA測(cè)序反應(yīng)的熒光產(chǎn)物。該移動(dòng)顯微鏡可以檢測(cè)超過(guò)30%的結(jié)腸癌中KRAS基因的點(diǎn)突變。

瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的合作者M(jìn)ats Nilsson表示，這項(xiàng)研究表明人們可以使用像手機(jī)一樣簡(jiǎn)單的成像設(shè)備記錄DNA測(cè)序反應(yīng)。

該顯微鏡包含兩個(gè)用于檢測(cè)不同熒光團(tuán)的激光器（以電池供電），和一個(gè)用于明場(chǎng)成像的白光LED。手機(jī)的相機(jī)鏡頭和外部鏡頭提供約2.6倍的放大倍率。3D打印的顯微鏡平臺(tái)可以在所有三個(gè)方向操縱樣品載玻片。

研究人員使用測(cè)序技術(shù)，擴(kuò)增并熒光標(biāo)記靶DNA序列或轉(zhuǎn)錄本的拷貝。然后他們使用基于手機(jī)的顯微鏡對(duì)所得測(cè)序產(chǎn)物進(jìn)行成像。
研究意義　　

加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的合作者Aydogan Ozcan表示：“突變分析和DNA測(cè)序給臨床科學(xué)帶來(lái)了夢(mèng)幻般的進(jìn)步。但是它們被局限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，不能延伸到資源相對(duì)匱乏的其他環(huán)境中。”

Ozcan表示，使用移動(dòng)顯微鏡來(lái)分析特定靶序列，可以為除大型醫(yī)院或?qū)嶒?yàn)室外的更多地方提供使用高級(jí)診斷工具的機(jī)會(huì)。雖然芝加哥大學(xué)的Savas Tay沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，但他表示，“這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展是對(duì)這些高端分子病理學(xué)檢測(cè)方法的民主化嘗試。”

Tay補(bǔ)充說(shuō)，測(cè)序診斷是如今檢測(cè)癌癥類(lèi)型的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但由于資源和成本的問(wèn)題，它們很難在日常生活中進(jìn)行，而這個(gè)移動(dòng)顯微鏡可以通過(guò)降低成本來(lái)改變這一狀況。作者們創(chuàng)建的這一技術(shù)平臺(tái)，可以在即時(shí)檢測(cè)（point of care）站點(diǎn)進(jìn)行腫瘤樣品的靶向測(cè)序。

芬蘭分子醫(yī)學(xué)研究所的Johan Lundin表示，這種顯微鏡和測(cè)序策略的組合，相對(duì)于其他突變分析技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，細(xì)胞和組織是完整的。你可以創(chuàng)建一張地圖，顯示突變發(fā)生在哪個(gè)特定的細(xì)胞中。

需要改進(jìn)的地方
　　
該平臺(tái)同樣具有一些限制。Lundin表示，一個(gè)開(kāi)放性的問(wèn)題是，這些特定技術(shù)的可行性到底如何尚不清楚，尤其是在資源匱乏的環(huán)境中。雖然醫(yī)療提供者可能在許多不同的環(huán)境中使用移動(dòng)顯微鏡，但其他實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的可用性可能限制了靶向突變分析技術(shù)的可行性。

Tay表示，顯然在樣品制備方面還有許多可改進(jìn)之處，因?yàn)樗匀恍枰?xùn)練有素的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員來(lái)準(zhǔn)備所有的樣品。作者曾提出微流體可以簡(jiǎn)化樣品制備。Nilsson表示該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在著手開(kāi)發(fā)這樣的解決方案。

未來(lái)發(fā)展
　　
Ozcan說(shuō)，該團(tuán)隊(duì)當(dāng)前工作目標(biāo)是使這項(xiàng)技術(shù)更具成本效益，更容易使用且不需太多的培訓(xùn)。

該技術(shù)的一種可能擴(kuò)展方向是開(kāi)發(fā)除KRAS突變之外的序列分析。Ozcan說(shuō)，這是一個(gè)可以擴(kuò)展到各種不同癌癥并進(jìn)行不同類(lèi)型突變分析的平臺(tái)。

Nilsson說(shuō)，雖然癌癥診斷很有意義，但是這樣一個(gè)非常簡(jiǎn)單的設(shè)備非常適合用于資源匱乏環(huán)境中感染性疾病的診斷，例如結(jié)核病菌。我們可以檢測(cè)抗生素抗性基因的突變，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試，以預(yù)測(cè)哪種抗生素治療在結(jié)核病患者中是有效的。

他補(bǔ)充說(shuō)，該平臺(tái)還可用于在病毒爆發(fā)期間的快速診斷。不管即時(shí)診斷的站點(diǎn)在哪里，你都可以向?qū)＜疫h(yuǎn)程呈現(xiàn)所分析的數(shù)據(jù)，然后立即反饋給用戶。