脑肿瘤的早期诊断对于提高生存率非常重要，但由于往往在出现手脚麻痹等症状后才会被发现，因此大多已进展到了手术难以彻底切除的程度。
名古屋大学研究生院工学研究科的马场嘉信教授、安井隆雄客座教授（东京工业大学教授）等人组成的研究团队通过与名古屋大学未来社会创造机构的夏目敦至特任教授、东京大学研究生院工学系研究科的柳田刚教授、泰国先皇理工大学的萨康·拉洪格副教授的共同研究，开发出了在纳米线表面捕获&释放尿液cfDNA（无细胞DNA）的技术，并成功从尿液的cfDNA中检测出了神经胶质瘤（Glioma）的基因突变——IDH1突变。该技术的应用将有望推动常规方法无法分离的其他癌症种类的尿液cfDNA突变检测。相关成果已刊登在《Biosensors and Bioelectronics》上。
本次开发的技术概要（供图：名古屋大学）
cfDNA已被FDA（美国食品药品监督管理局）批准为非侵入性癌症生物标志物，其临床意义被NIH（美国国立卫生研究院）和各国液体活检学会所强调。特别是尿液cfDNA作为极易采集用于癌症筛查、诊断、预后以及癌症进展和治疗效果的监测样本，可作为真正的非侵入性生物标志物而备受期待，但由于尿液cfDNA的浓度相对较低，缺乏有效率的cfDNA分离技术成为一大瓶颈。
在此之前，研究团队已开发出一种通过在孔板底部布置纳米线来同时捕获细胞外囊泡和检测膜蛋白的一体化平台。此次，为了将其应用于尿液活检，研究人员通过提出并证明可在纳米线表面捕获和释放cfDNA，从而克服了cfDNA分离效率低的课题。在截止目前的报告中，将使细胞外囊泡捕获和脑肿瘤检测成为可能的氧化锌（ZnO）纳米线用于cfDNA分离，从而检车出了神经胶质瘤突变。
研究团队首先尝试阐明捕获机制，确认尿液cfDNA 是通过使ZnO纳米线表面的水分子在多个点形成氢键而捕获的。其次，通过将一种能够竞争性结合的分子导入与cfDNA氢键合的ZnO，确认cfDNA被清除。通过该方法，成功地实现了常规方法无法实现的尿液cfDNA分离和从尿液cfDNA中检测IDH1突变（神经胶质瘤的基因突变）。这是首次从0.5毫升尿样中检测到IDH1突变。
此次的研究成果有望应用于通过分离尿液cfDNA检测癌症亚型，特别是检测无法通过常规方法分离的其他癌症种类的尿液cfDNA突变。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Biosensors and Bioelectronics
论文：Mutation detection of urinary cell-free DNA via catch-and-release isolation on nanowires for liquid biopsy
DOI：10.1016/j.bios.2023.115318
