ការធ្វើតេស្ត DNA methylation រួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយស្មាតហ្វូនសម្រាប់ការពិនិត្យដុំសាច់ និងការពិនិត្យជំងឺមហារីកឈាមនៅដំណាក់កាលដំបូង ជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវ 90.0%!

ការរកឃើញដំបូងនៃជំងឺមហារីកដោយផ្អែកលើការធ្វើកោសល្យវិច័យរាវគឺជាទិសដៅថ្មីនៃការរកឃើញមហារីក និងការធ្វើរោគវិនិច្ឆ័យដែលស្នើឡើងដោយវិទ្យាស្ថានមហារីកជាតិអាមេរិកក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ ដោយមានគោលបំណងស្វែងរកជំងឺមហារីកដំបូង ឬសូម្បីតែដំបៅមុនមហារីក។ វាត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយជា biomarker ប្រលោមលោកសម្រាប់ការធ្វើរោគវិនិច្ឆ័យដំបូងនៃជំងឺផ្សេងៗ រួមទាំងមហារីកសួត ដុំសាច់ក្នុងក្រពះពោះវៀន gliomas និងដុំសាច់រោគស្ត្រី។

ការលេចឡើងនៃវេទិកាដើម្បីកំណត់អត្តសញ្ញាណជីវមាត្រទេសភាពមេទីលស្កាប (Methylscape) មានសក្តានុពលក្នុងការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំងនូវការពិនិត្យមើលមហារីកដំណាក់កាលដំបូងដែលមានស្រាប់ដោយដាក់អ្នកជំងឺនៅដំណាក់កាលដំបូងដែលអាចព្យាបាលបាន។

ថ្មីៗនេះ អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កើតវេទិការចាប់សញ្ញាសាមញ្ញ និងដោយផ្ទាល់សម្រាប់ការរកឃើញទេសភាពមេទីល ដោយផ្អែកលើ ស៊ីស្តេមីន តុបតែងមាស ណាណូណូ (Cyst/AuNPs) រួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយ biosensor ដែលមានមូលដ្ឋានលើស្មាតហ្វូន ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការពិនិត្យយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃដុំសាច់ជាច្រើនប្រភេទ។ ការពិនិត្យរកមើលជំងឺមហារីកឈាមដំបូងអាចត្រូវបានអនុវត្តក្នុងរយៈពេល 15 នាទីបន្ទាប់ពីការស្រង់ DNA ពីគំរូឈាមជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវ 90.0% ។ ចំណងជើងអត្ថបទគឺជាការរកឃើញយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃ DNA មហារីកនៅក្នុងឈាមរបស់មនុស្សដោយប្រើ cysteamine-capped AuNPs និងស្មាតហ្វូនដែលបើកដំណើរការដោយម៉ាស៊ីន។

រូបភាពទី 1. វេទិការសើបអង្កេតដ៏សាមញ្ញ និងរហ័សសម្រាប់ការពិនិត្យមហារីកតាមរយៈសមាសធាតុ Cyst/AuNPs អាចត្រូវបានសម្រេចក្នុងជំហានសាមញ្ញពីរ។

នេះត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1។ ដំបូង ដំណោះស្រាយ aqueous ត្រូវបានប្រើដើម្បីរំលាយបំណែក DNA ។ បន្ទាប់មក Cyst/AuNPs ត្រូវបានបន្ថែមទៅក្នុងដំណោះស្រាយចម្រុះ។ DNA ធម្មតា និង​សាហាវ​មាន​លក្ខណៈ​សម្បត្តិ​មេទីល​ខុស​គ្នា ដែល​ជា​លទ្ធផល​នៅ​ក្នុង​បំណែក DNA ដែល​មាន​លំនាំ​ការ​ផ្គុំ​ដោយ​ខ្លួន​ឯង​ខុស​គ្នា។ DNA ធម្មតាប្រមូលផ្តុំដោយរលុង ហើយនៅទីបំផុតបានប្រមូលផ្តុំ Cyst/AuNPs ដែលបណ្តាលឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ក្រហមនៃ Cyst/AuNPs ដូច្នេះការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ពីក្រហមទៅស្វាយអាចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញដោយភ្នែកទទេ។ ផ្ទុយ​ទៅ​វិញ ទម្រង់​មេទីល​ពិសេស​នៃ DNA មហារីក​នាំ​ឱ្យ​មាន​ការ​ផលិត​បំណែក DNA ធំ​ជាង។

រូបភាពនៃចានអណ្តូង 96 ត្រូវបានថតដោយប្រើកាមេរ៉ាស្មាតហ្វូន។ DNA មហារីក​ត្រូវ​បាន​វាស់​ដោយ​ស្មាត​ហ្វូន​ដែល​បំពាក់​ដោយ​ម៉ាស៊ីន​រៀន​ធៀប​នឹង​វិធីសាស្ត្រ​ដែល​ផ្អែក​លើ​វិចារណកថា។

ការពិនិត្យមហារីកក្នុងសំណាកឈាមពិត

ដើម្បីពង្រីកឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា អ្នកស៊ើបអង្កេតបានអនុវត្តឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលបែងចែកដោយជោគជ័យរវាង DNA ធម្មតា និងមហារីកនៅក្នុងគំរូឈាមពិត។ គំរូមេទីលឡេសនៅកន្លែង CpG គ្រប់គ្រងការបញ្ចេញហ្សែនតាមហ្សែន។ នៅក្នុងប្រភេទមហារីកស្ទើរតែទាំងអស់ ការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុង DNA methylation ហើយដូច្នេះនៅក្នុងការបង្ហាញនៃហ្សែនដែលលើកកម្ពស់ដុំសាច់ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញដើម្បីជំនួស។

ក្នុងនាមជាគំរូសម្រាប់ជំងឺមហារីកផ្សេងទៀតដែលត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹង DNA methylation អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើសំណាកឈាមពីអ្នកជំងឺមហារីកឈាម និងការត្រួតពិនិត្យដែលមានសុខភាពល្អដើម្បីស៊ើបអង្កេតប្រសិទ្ធភាពនៃទិដ្ឋភាព methylation ក្នុងភាពខុសគ្នានៃជំងឺមហារីក leukaemic ។ ឧបករណ៍កំណត់ជីវៈមាតុភូមិមេទីលនេះមិនត្រឹមតែមានប្រសិទ្ធភាពជាងវិធីសាស្ត្រពិនិត្យជំងឺមហារីកឈាមយ៉ាងឆាប់រហ័សដែលមានស្រាប់ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងបង្ហាញពីលទ្ធភាពនៃការពង្រីកដល់ការរកឃើញមហារីកដំណាក់កាលដំបូងជាច្រើនដោយប្រើការវិភាគសាមញ្ញ និងត្រង់នេះ។

DNA ពីសំណាកឈាមពីអ្នកជម្ងឺមហារីកឈាម 31 នាក់ និងបុគ្គលដែលមានសុខភាពល្អ 12 នាក់ត្រូវបានវិភាគ។ ដូចដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងគ្រោងប្រអប់ក្នុងរូបភាពទី 2a ការស្រូបយកដែលទាក់ទងនៃគំរូមហារីក (ΔA650/525) គឺទាបជាង DNA ពីគំរូធម្មតា។ នេះគឺដោយសារតែភាពប្រសើរឡើងនៃ hydrophobicity ដែលនាំទៅដល់ការប្រមូលផ្តុំក្រាស់នៃ DNA មហារីក ដែលរារាំងការប្រមូលផ្តុំនៃ Cyst/AuNPs ។ ជាលទ្ធផល ភាគល្អិតណាណូទាំងនេះត្រូវបានបែកខ្ញែកទាំងស្រុងនៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រៅនៃកោសិកាមហារីក ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបែកខ្ញែកផ្សេងគ្នានៃ Cyst/AuNPs ដែលត្រូវបានស្រូបយកនៅលើធម្មតា និងការប្រមូលផ្តុំ DNA មហារីក។ បន្ទាប់មកខ្សែកោង ROC ត្រូវបានបង្កើតដោយការផ្លាស់ប្តូរកម្រិតចាប់ផ្ដើមពីតម្លៃអប្បបរមានៃ ΔA650/525 ទៅតម្លៃអតិបរមា។

រូបភាពទី 2.(a) តម្លៃស្រូបទាញដែលទាក់ទងនៃដំណោះស្រាយ cyst/AuNPs ដែលបង្ហាញពីវត្តមាននៃធម្មតា (ពណ៌ខៀវ) និងមហារីក (ក្រហម) dna ក្រោមលក្ខខណ្ឌល្អប្រសើរបំផុត

(DA650/525) នៃដីប្រអប់; (b) ការវិភាគ ROC និងការវាយតម្លៃនៃការធ្វើតេស្តរោគវិនិច្ឆ័យ។ (គ) ម៉ាទ្រីសច្របូកច្របល់សម្រាប់ការធ្វើរោគវិនិច្ឆ័យនៃអ្នកជំងឺធម្មតា និងមហារីក។ (ឃ) ភាពរសើប ភាពជាក់លាក់ តម្លៃព្យាករណ៍វិជ្ជមាន (PPV) តម្លៃព្យាករណ៍អវិជ្ជមាន (NPV) និងភាពត្រឹមត្រូវនៃវិធីសាស្ត្រដែលបានបង្កើត។

ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2b តំបន់នៅក្រោមខ្សែកោង ROC (AUC = 0.9274) ដែលទទួលបានសម្រាប់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលបានអភិវឌ្ឍបានបង្ហាញពីភាពប្រែប្រួល និងជាក់លាក់ខ្ពស់។ ដូចដែលអាចមើលឃើញពីគ្រោងប្រអប់ ចំណុចទាបបំផុតតំណាងឱ្យក្រុម DNA ធម្មតាមិនត្រូវបានបំបែកចេញពីចំណុចខ្ពស់បំផុតដែលតំណាងឱ្យក្រុម DNA មហារីក។ ដូច្នេះ ការតំរែតំរង់នៃភស្តុភារត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីបែងចែករវាងក្រុមធម្មតា និងក្រុមមហារីក។ ដោយបានផ្តល់សំណុំនៃអថេរឯករាជ្យ វាប៉ាន់ប្រមាណប្រូបាប៊ីលីតេនៃព្រឹត្តិការណ៍ដែលកើតឡើង ដូចជាមហារីក ឬក្រុមធម្មតា។ អថេរអាស្រ័យមានចន្លោះពី 0 និង 1។ ដូច្នេះលទ្ធផលគឺប្រូបាប៊ីលីតេ។ យើងបានកំណត់ប្រូបាប៊ីលីតេនៃការកំណត់អត្តសញ្ញាណមហារីក (P) ដោយផ្អែកលើ ΔA650/525 ដូចខាងក្រោម។

ដែល b=5.3533,w1=-6.965 ។ សម្រាប់ការចាត់ថ្នាក់គំរូ ប្រូបាប៊ីលីតេតិចជាង 0.5 បង្ហាញពីគំរូធម្មតា ខណៈពេលដែលប្រូបាប៊ីលីតេនៃ 0.5 ឬខ្ពស់ជាងនេះបង្ហាញពីគំរូមហារីក។ រូបភាពទី 2c ពិពណ៌នាអំពីម៉ាទ្រីសច្របូកច្របល់ដែលបង្កើតចេញពីការអនុញ្ញាតឆ្លងកាត់ការចាកចេញតែម្នាក់ឯង ដែលត្រូវបានប្រើដើម្បីបញ្ជាក់សុពលភាពនៃស្ថេរភាពនៃវិធីសាស្ត្រចាត់ថ្នាក់។ រូបភាពទី 2d សង្ខេបការវាយតម្លៃការធ្វើតេស្តរោគវិនិច្ឆ័យនៃវិធីសាស្ត្រ រួមទាំងភាពប្រែប្រួល ភាពជាក់លាក់ តម្លៃព្យាករណ៍វិជ្ជមាន (PPV) និងតម្លៃព្យាករណ៍អវិជ្ជមាន (NPV)។

ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលមានមូលដ្ឋានលើស្មាតហ្វូន

ដើម្បីធ្វើឱ្យការធ្វើតេស្តគំរូកាន់តែងាយស្រួលដោយមិនចាំបាច់ប្រើ spectrophotometer អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើបញ្ញាសិប្បនិម្មិត (AI) ដើម្បីបកស្រាយពណ៌នៃដំណោះស្រាយ និងបែងចែករវាងបុគ្គលធម្មតា និងមហារីក។ ដោយមើលឃើញពីចំណុចនេះ ចក្ខុវិស័យកុំព្យូទ័រត្រូវបានប្រើដើម្បីបកប្រែពណ៌នៃដំណោះស្រាយ Cyst/AuNPs ទៅជា DNA ធម្មតា (ពណ៌ស្វាយ) ឬ DNA មហារីក (ក្រហម) ដោយប្រើរូបភាពនៃចាន 96 ដែលថតតាមរយៈកាមេរ៉ាទូរសព្ទ។ បញ្ញាសិប្បនិមិត្តអាចកាត់បន្ថយការចំណាយ និងកែលម្អលទ្ធភាពប្រើប្រាស់ក្នុងការបកស្រាយពណ៌នៃដំណោះស្រាយ nanoparticle និងដោយមិនចាំបាច់ប្រើគ្រឿងឧបករណ៍ស្មាតហ្វូនផ្នែករឹងអុបទិកណាមួយឡើយ។ ទីបំផុត គំរូរៀនម៉ាស៊ីនពីរ រួមមាន Random Forest (RF) និង Support Vector Machine (SVM) ត្រូវបានបណ្តុះបណ្តាលដើម្បីបង្កើតគំរូ។ ទាំងម៉ូដែល RF និង SVM បានចាត់ថ្នាក់គំរូយ៉ាងត្រឹមត្រូវថាជាវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមានជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវ 90.0% ។ នេះបង្ហាញថាការប្រើប្រាស់បញ្ញាសិប្បនិមិត្តក្នុង biosensing ដែលមានមូលដ្ឋានលើទូរស័ព្ទដៃគឺពិតជាអាចទៅរួច។

រូបភាពទី 3.(a) ថ្នាក់គោលដៅនៃដំណោះស្រាយដែលបានកត់ត្រាក្នុងអំឡុងពេលនៃការរៀបចំគំរូសម្រាប់ជំហាននៃការទទួលបានរូបភាព។ (ខ) រូបភាពឧទាហរណ៍ដែលបានថតក្នុងអំឡុងពេលជំហាននៃការទទួលបានរូបភាព។ (គ) អាំងតង់ស៊ីតេពណ៌នៃដំណោះស្រាយ cyst/AuNPs នៅក្នុងអណ្តូងនីមួយៗនៃអណ្តូង 96 ដែលស្រង់ចេញពីរូបភាព (ខ)។

ដោយប្រើ Cyst/AuNPs អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កើតដោយជោគជ័យនូវវេទិការញ្ញាណដ៏សាមញ្ញមួយសម្រាប់ការរកឃើញទេសភាពមេទីលឡេស និងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលមានសមត្ថភាពសម្គាល់ DNA ធម្មតាពី DNA មហារីក នៅពេលប្រើសំណាកឈាមពិតសម្រាប់ការពិនិត្យជំងឺមហារីកឈាម។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលបានបង្កើតបានបង្ហាញថា DNA ដែលស្រង់ចេញពីសំណាកឈាមពិតអាចរកឃើញយ៉ាងឆាប់រហ័ស និងមានប្រសិទ្ធភាពនៃ DNA មហារីកចំនួនតូច (3nM) ចំពោះអ្នកជំងឺមហារីកឈាមក្នុងរយៈពេល 15 នាទី ហើយបានបង្ហាញពីភាពត្រឹមត្រូវ 95.3% ។ ដើម្បីធ្វើឱ្យការធ្វើតេស្តគំរូកាន់តែងាយស្រួលដោយលុបបំបាត់តម្រូវការសម្រាប់ឧបករណ៍វាស់ស្ទង់ ការសិក្សាតាមម៉ាស៊ីនត្រូវបានប្រើដើម្បីបកស្រាយពណ៌នៃដំណោះស្រាយ និងភាពខុសគ្នារវាងបុគ្គលធម្មតា និងមហារីកដោយប្រើរូបថតតាមទូរសព្ទដៃ ហើយភាពត្រឹមត្រូវក៏អាចសម្រេចបាននៅ 90.0% ផងដែរ។

ឯកសារយោង៖ DOI: 10.1039/d2ra05725e