基于手機的顯微鏡可進(jìn)行突變分析和靶向測序

 發(fā)表在《Nature Communications》上的一項研究中，美國和瑞典的研究人員基于手機相機建造了一個顯微鏡，來檢測細(xì)胞和組織中DNA測序反應(yīng)的熒光產(chǎn)物。該移動顯微鏡可以檢測超過30%的結(jié)腸癌中KRAS基因的點突變。

瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的合作者M(jìn)ats Nilsson表示，這項研究表明人們可以使用像手機一樣簡單的成像設(shè)備記錄DNA測序反應(yīng)。

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

研究人員使用測序技術(shù)，擴增并熒光標(biāo)記靶DNA序列或轉(zhuǎn)錄本的拷貝。然后他們使用基于手機的顯微鏡對所得測序產(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測序給臨床科學(xué)帶來了夢幻般的進(jìn)步。但是它們被局限于實驗室內(nèi)，不能延伸到資源相對匱乏的其他環(huán)境中。”

Ozcan表示，使用移動顯微鏡來分析特定靶序列，可以為除大型醫(yī)院或?qū)嶒炇彝獾母嗟胤教峁┦褂酶呒壴\斷工具的機會。雖然芝加哥大學(xué)的Savas Tay沒有參與這項研究，但他表示，“這項技術(shù)的發(fā)展是對這些高端分子病理學(xué)檢測方法的民主化嘗試。”

Tay補充說，測序診斷是如今檢測癌癥類型的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但由于資源和成本的問題，它們很難在日常生活中進(jìn)行，而這個移動顯微鏡可以通過降低成本來改變這一狀況。作者們創(chuàng)建的這一技術(shù)平臺，可以在即時檢測（point of care）站點進(jìn)行腫瘤樣品的靶向測序。

芬蘭分子醫(yī)學(xué)研究所的Johan Lundin表示，這種顯微鏡和測序策略的組合，相對于其他突變分析技術(shù)的另一個優(yōu)點是，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)生在哪個特定的細(xì)胞中。

需要改進(jìn)的地方
　　
該平臺同樣具有一些限制。Lundin表示，一個開放性的問題是，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)境中使用移動顯微鏡，但其他實驗室設(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，因為它仍然需要訓(xùn)練有素的實驗室技術(shù)人員來準(zhǔn)備所有的樣品。作者曾提出微流體可以簡化樣品制備。Nilsson表示該團隊已經(jīng)在著手開發(fā)這樣的解決方案。

未來發(fā)展
　　
Ozcan說，該團隊當(dāng)前工作目標(biāo)是使這項技術(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)的一種可能擴展方向是開發(fā)除KRAS突變之外的序列分析。Ozcan說，這是一個可以擴展到各種不同癌癥并進(jìn)行不同類型突變分析的平臺。

Nilsson說，雖然癌癥診斷很有意義，但是這樣一個非常簡單的設(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。我們可以檢測抗生素抗性基因的突變，然后進(jìn)行簡單的測試，以預(yù)測哪種抗生素治療在結(jié)核病患者中是有效的。

他補充說，該平臺還可用于在病毒爆發(fā)期間的快速診斷。不管即時診斷的站點在哪里，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。