基于纳米孔测序的新方法可实现多重标志物的检测

一种基于纳米孔测序的新方法能够同时检测几十种生物标志物，并有望改变心脏病和癌症等疾病的诊断。

　　

目前，许多疾病都是通过血液检测来诊断的，这种方法只检测一种生物标志物（比如蛋白质或其他小分子），或最多检测几种相同类型的生物标志物。

伦敦帝国理工学院的科学家与牛津纳米孔技术公司（Oxford Nanopore Technologies）合作开发出一种新方法，能够同时分析几十种不同类型的生物标志物。这方便临床医生收集到更多有关疾病的信息。

例如，目前对心力衰竭的检测是通过寻找几种常见的蛋白质来判断病情是否存在。新方法能够额外检测40种不同类型的miRNA分子。它可以同时检测同一临床样本中的蛋白质、小分子（如神经递质等）和miRNA，为更精确的诊断提供全面的数据。

研究人员在健康参与者的血液样本上开展了概念验证研究，并将结果发表在《Nature Nanotechnology》杂志上。

共同第一作者、帝国理工学院化学系的Caroline Koch表示： “目前有很多不同的方法来检测心力衰竭，但我们的检测有望提供一种低成本且快速的方法。只需要不到一毫升的血液就能得到结果。这也是一种适应性很强的方法，通过改变标志物靶点，它可用来检测多种疾病的特征，包括癌症和神经退行性疾病。”

DNA条形码技术

这种检测方法是将血液样本与DNA“条形码”混合。条形码是由DNA短序列组成的小标签，每个都编码一个独特的探针，旨在与不同的生物标志物连接。在样本与条形码混合后，将溶液注入牛津纳米孔公司开发的低成本手持测序仪MinION中。

MinION测序仪可以容纳单张测序芯片（flow cell），其中包含一系列纳米孔，能够读取穿过这些孔的每个DNA条形码的电信号。该设备产生的复杂电信号由机器学习算法进行解释，以便确定样本中每种生物标志物的类型和浓度。

每种检测所用的DNA条形码都可以定制，专门针对疾病检测所需的生物标志物。DNA条形码的使用也省去了复杂而耗时的样品制备过程，且这个过程会引入样品偏差。

共同通讯作者、帝国理工学院化学系的Joshua Edel教授表示：“通过与牛津纳米孔技术公司的合作，我们能够利用他们的现有平台，并对使用方式进行创新，加上DNA条形码和机器学习来理解结果。”

未来的发展方向

在证明这种方法可以成功检测健康参与者血液中的40种miRNA分子后，研究团队目前正在使用心力衰竭患者的临床样本来验证结果。类似这样的定期检测也可以帮助临床医生建立常见血液生物标志物的基线。

这种方法可能从两个方面加快诊断速度：除了一次测定更多的生物标志物外，它还有助于发现新的生物标志物。尽管目前只有少数生物标志物被证实可用于心脏病的诊断，但通过同时测定40种感兴趣的miRNA分子，研究人员还可以看到哪些是相关的，并通过更多的检测加以验证。