發(fā)表文獻(xiàn)網(wǎng)址：http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.0c00818

摘要

2020年4月23日，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院劉鵬研究員團(tuán)隊(duì)在《Analytical Chemistry》發(fā)表題為”Sample-to-answer” detection of rare ctDNA mutation from 2-mL plasma with a fully integrated DNA extraction and digital droplet PCR microdevice for liquid biopsy”的研究論文，該研究通過(guò)一款全集成、一體化的微流控芯片卡盒，實(shí)現(xiàn)了液體活檢從樣本到結(jié)果全流程的集成。卡盒可直接接收2 mL血漿樣本，完成循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）提取、液滴數(shù)字PCR（ddPCR）檢測(cè)分析。這一成果為基于ddPCR的液體活檢向小型化、集成化、自動(dòng)化方向發(fā)展提供了新思路。

研究背景

ctDNA是腫瘤細(xì)胞體細(xì)胞DNA經(jīng)脫落或者當(dāng)細(xì)胞凋亡后釋放進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，由于會(huì)攜帶來(lái)自腫瘤細(xì)胞的基因突變，通過(guò)對(duì)血漿中ctDNA的液體活檢，可以得到腫瘤相關(guān)的重要信息。盡管ctDNA在血漿中含量極低，但由于ddPCR技術(shù)的高靈敏度和絕對(duì)定量特性，可用于血漿中ctDNA低頻突變的檢測(cè)，為液體活檢提供強(qiáng)有力的工具。

方法與結(jié)果

研究人員將三維結(jié)構(gòu)卡盒與二維結(jié)構(gòu)芯片鍵合，通過(guò)功能模塊的串聯(lián)組合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的流體控制功能。

在卡盒驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，研究人員先后進(jìn)行了ctDNA提取、ddPCR、液體活檢實(shí)驗(yàn)，使用新羿生物?人EGFR突變基因檢測(cè)試劑盒、微液滴生成油及檢測(cè)油作為ddPCR相關(guān)實(shí)驗(yàn)的試劑，對(duì)芯片上ddPCR效果進(jìn)行了評(píng)測(cè)。測(cè)試結(jié)果如圖1所示，A與B展示了4種不同模板濃度下，芯片上的陽(yáng)性檢出數(shù)與使用泊松分布的估計(jì)值近似為線性關(guān)系（R2 = 0.9986），證明了芯片上ddPCR的穩(wěn)定性。圖1中C與D展示了全流程實(shí)驗(yàn)結(jié)果；一共6次實(shí)驗(yàn)中均成功檢出突變，證明了全集成ctDNA突變檢測(cè)芯片的可行性與重復(fù)性。

研究結(jié)論

微流控芯片技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜流體操作的全集成，研究人員通過(guò)三維卡盒與二維芯片的鍵合，解決了微流控系統(tǒng)中“微觀-宏觀接口”的問(wèn)題，將毫升級(jí)別的血漿樣本和納升級(jí)別的微液滴操作集成在一體化的卡盒式芯片中，實(shí)現(xiàn)了基于磁珠的ctDNA提取與ddPCR的全集成。

作者介紹

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士研究生耿智為該論文的第一作者，醫(yī)學(xué)院劉鵬研究員為該論文的通訊作者。

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