液态活檢福音？一種高效提取和純化的新型微流控裝置誕生

在對抗癌症的戰争中，治療的第一步是對問題的準确診斷，一種有助于規劃更好的治療方案的技術是活檢。

近年來，液态活檢能夠通過血液或其他體液而不是固體組織來檢測疾病，由于其非侵入性和直接的性質，已經比外科活檢更受歡迎。

液态活檢主要針對一種叫做「遊離DNA」（cfDNA）的分子标記物，它提供了樣本中存在緻病DNA的資訊。

為了能夠進行下一步的分析，cfDNA必須被提取和純化，由于其豐度較低，這是一項具有挑戰性的任務。

一種稱為「固相萃取」的cfDNA純化方法是提取和純化的金标準，它依賴于DNA對固相的親和力。然而，這種方法不能對小于200個堿基對（bp）的DNA片段進行提取和純化，但這是DNA的基本機關。

為什麼對較小片段的靈敏度是必要的呢？

有文獻報道，循環惡性良性腫瘤DNA（ctDNA）或緻病性DNA通常比cfDNA小。是以，對小于200bp的DNA片段的靈敏度可以更好地檢測疾病。

一些比較新的技術，如液相萃取（LPE）、同位素萃取（ITP）和電動力學捕集DNA可以促進這種與尺寸無關的提取和純化。

然而，LPE是一種勞動密集型試驗，而且非常耗時。

盡管ITP和電動捕集在提供快速和自動提取和檢測病原體DNA（如結核杆菌（MTB））方面有很好的能力，但在選擇性純化短cfDNA片段方面還沒有開始研究。

現在，在最近發表在Analytica Chimica Acta上的一項研究中，來自日本和美國的研究人員展示了一種新型的提取系統，它結合了ITP和電動力學捕獲的優勢。

在日本Shibaura Institute of Technology（SIT）的Nobuyuki Futai教授的上司下，該團隊設計了一個開放的微流控系統，使用瞬時ITP來檢測人類血漿樣品中的結核杆菌。

這個毫米級微流控裝置由可移動的凝膠門組成，可以精确提取不同的物種。它使用ITP進行DNA純化，純化的DNA會被凝膠條富集，并且可以輕松的用于後續PCR檢測。

為了測試該裝置的性能，研發團隊使用該裝置從加注的人類血漿中純化和富集MTB基因組DNA片段。該微流控裝置顯示了高回收率、精确分離和對100-200bp的cfDNA片段的高靈敏度。

它還能純化MTB DNA以進一步進行qPCR分析。對其分離能力的進一步調查顯示，用蛋白酶K處理血漿會産生血漿肽。這些肽起到了内源性間隔分子的作用，提高了提取方法的分辨率。

這項可重構開放式微流控裝置為PCR和深度測序等分析技術建立了一個多功能的樣品制備平台。研發團隊認為，他們的發現可用于開發先進的純化系統，用于從血漿或血清中回收核酸。

大多數液态活檢樣品制備技術在DNA純化過程中會使用标記染料，這往往會導緻污染和qPCR信号水準的下降。

但在該裝置當中不存在這個問題，活動門設計所産生的特定化學和篩分效果不僅確定了純化DNA的出色回收，而且還消除了對标記染料的需求。這将使人們能夠從少量的血樣中準确診斷疾病和感染。

令人期待！

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參考文獻

Futai N, Fukazawa Y, Kashiwagi T, et al. A modular and reconfigurable open-channel gated device for the electrokinetic extraction of cell-free DNA assays. Anal. Chim. Acta. 2022:339435. doi: 10.1016/j.aca.2022.339435