I den normala sekvensen (ovan) rör sig elektronen långsamt och blinkar långsamt. Vid en mutation rör sig elektronen snabbt och blinkar snabbt. Hastigheten för elektronrörelse mäts i enstaka molekyler genom hastigheten för blinkning för att diagnostisera punktmutationer. Originalinnehåll 2022, Shunya Fan et al. Elektronöverföringskinetik genom nukleinsyror reds ut av enkelmolekylär fluorescensblinkning. Kredit:ChemInga restriktioner
Standard medicinsk bildbehandling upptäcker lätt de flesta solida hjärncancerformer, varav en tredjedel är gliom. Tyvärr är två komplexa operationer ofta nödvändiga. Men nu kan forskare från Japan ha utarbetat ett sätt att utföra den första biopsien, laboratorietester och efterföljande tumörborttagning under ett kirurgiskt ingrepp.
Under den första operationen för ett gliom, en kirurgisk biopsi, samlar kirurgen ett prov av den misstänkta vävnaden. Ett labb kör sedan tester på provet för att diagnostisera typen av cancer (dvs om den är godartad eller inte) och för att avgöra vilken typ av malignitet. Beroende på den resulterande behandlingsplanen kan du behöva en andra kirurgisk operation.
Men i en studie som nyligen publicerades i Chem , har forskare från Osaka University och samarbetspartners använt en avancerad DNA-baserad fluorescensteknik som kan hjälpa till att föra cancerdiagnostik i realtid till medicinsk praxis. Denna studie svarar på långvariga grundläggande vetenskapliga frågor och kan öppna upp för nya riktningar inom sjukvården.
Fotoinducerad elektronöverföring är grunden för många DNA-baserade biosensorer. Forskarnas förståelse av kinetiken (dvs hastigheten) för denna process är baserad på det genomsnittliga beteendet hos många molekyler, så kallade ensemblemätningar. "Sådana mätningar döljer beteendet med en molekyl som är grunden för elektronöverföringens kinetik", förklarar Shuya Fan, huvudförfattare, "men vår forskning rensar denna dunkel. Vi använde fluorescenskorrelationsspektroskopi för att mäta transienta fluorescensmönster - fluorescensblinkande - och i så gör avtäckt enmolekylskemi som kommer att främja diagnostiska tillämpningar."
Forskarna mätte förhållandet mellan kinetiken för elektronöverföring i enstaka DNA-molekyler med DNA:ts avstånd och sekvens. Grunden för deras arbete var att fotobestråla en fluorescerande molekyl, vilket initierade elektronöverföring från DNA:t. En matematisk teknik känd som autokorrelationsanalys visade att ett större avstånd mellan fluorescerande molekyl och en elektrondonator (en hålacceptor) motsvarade en minskad hastighet för fluorescensblinkning.
"Oväntat var elektronöverföringshastigheten för en given DNA-sekvens ett unikt värdeintervall - ett mönster snarare än ett exakt värde", säger Kiyohiko Kawai, senior författare. "Vi använde motsvarande fluorescensblinkande för att detektera en mRNA-gliompunktmutation i odlade celler."
En omedelbar förlängning av denna forskning är en ökad förståelse för hur punktmutationer sprids i kroppen. Vidare är forskarnas tillvägagångssätt kompatibel med gliomdiagnostik i realtid under en kirurgisk biopsi. Således är riktad cancerterapi utan behov av flera operationer en ytterligare realistisk förlängning av denna forskningsutveckling. Kanske baserat på denna forskning kommer cancerkirurgi att vara enklare, snabbare och effektivare än idag. + Utforska vidare
