診斷腦腫瘤的最終方法是進行組織活檢，其中包括手術切除少量腫瘤組織，以便在顯微鏡下檢查。這對於患者來說顯然是侵入性的並且不舒服。但如果有一種非侵入性的方法來檢測腦癌的存在呢？研究人員開發了一種檢測腦癌的新方法，利用納米線“捕獲並釋放”尿液中的DNA，能夠檢測出表明腦腫瘤存在的突變，新方法可能有一天意味著不再需要侵入性組織活檢。

 由日本名古屋大學領導的一組研究人員開發了一種液體活檢方法，分析尿液中是否存在DNA 突變，這些突變表明存在神經膠質瘤（一種常見的腦腫瘤）。神經膠質瘤起源於大腦的神經膠質細胞，神經膠質細胞包圍並支持神經細胞或神經元。它們約佔所有腦腫瘤的三分之一。

近年來，游離DNA (cfDNA) 已成為診斷癌症和提供預後信息的多功能生物標誌物。當腫瘤細胞分裂並導致健康細胞死亡時，cfDNA 會釋放到血液和其他體液中。由於癌細胞的分裂速度比健康細胞快得多，人體的白細胞無法有效清除它們，因此它們最終會通過尿液排出體外。

“這些細胞的檢測作為一種非侵入性的癌症檢查方法已獲得美國食品和藥物管理局的批准，用於癌症篩查、診斷、預後以及監測癌症進展和治療反應，”Takao Yasui 說，他是一名癌症研究人員。該研究的通訊作者。“然而，一個主要瓶頸是缺乏從尿液中有效分離cfDNA 的技術，因為排出的cfDNA 可能很短、碎片化且濃度低。”

為了解決這個問題，研究人員採用了“捕穫後釋放”的方法。首先，在“捕獲階段”，氧化鋅(ZnO) 納米線從尿液樣本中捕獲cfDNA。選擇ZnO 是因為它的表面附著水分子，然後與cfDNA 形成氫鍵。然後，在“釋放”中，結合的cfDNA 被洗掉並進行分析。研究人員在cfDNA 中尋找的是IDH1 突變，這是在神經膠質瘤中發現的一種特徵性基因突變。

他們使用新技術在術前測試了12 名惡性腦腫瘤患者的尿液樣本，發現他們的納米線裝置可以有效地從尿液中分離出cfDNA，並僅使用極少量的尿液即可檢測到IDH1 突變。

“我們成功地分離了尿液cfDNA，這對於傳統方法來說是極其困難的，”Yasui 說。“當我們提取cfDNA 時，我們檢測到了IDH1 突變，這是神經膠質瘤中發現的一種特徵性基因突變。 這讓我們興奮不已，因為這是第一份從小至0.5 mL [0.01 fl oz] 的尿液樣本中檢測到IDH1 突變的報告。”

研究人員表示，他們的納米線檢測方法可用於進行早期癌症診斷，並且該方法可適用於測試其他類型的腫瘤。

“這項研究通過使用化學、生物、醫學和納米技術，克服了目前使用的方法的缺點，為尿液cfDNA 的臨床使用提供了最先進的方法，特別是作為一種分析工具，促進早期診斷癌症，”Yasui說。“雖然我們測試了神經膠質瘤，但這種方法為檢測腫瘤突變開闢了新的可能性。 如果我們知道要尋找的突變類型，我們就可以輕鬆地應用我們的技術來檢測其他類型的腫瘤，特別是檢測那些無法通過常規方法分離的腫瘤。”

該研究發表在《生物傳感器和生物電子學》雜誌上。