隨著全球癌癥發(fā)病率的不斷攀升，核酸分析技術(shù)在癌癥的診斷與治療過程中扮演著至關(guān)重要的角色。近年來，眾多研究揭示了微小RNA（miRNA）可以作為潛在的生物標(biāo)志物，通過同時檢測和分析多個miRNA有助于提高癌癥診斷準(zhǔn)確性。然而，目前常見的miRNA檢測方法存在操作復(fù)雜、成本高昂，并且依賴于專業(yè)設(shè)備的問題。因此，開發(fā)一種能夠準(zhǔn)確檢測和邏輯分析多種miRNA標(biāo)志物并在臨床護理點提供即時結(jié)果的癌癥診斷技術(shù)具有迫切需求。 近日，復(fù)旦大學(xué)魏大程教授團隊設(shè)計了一種基于DNA分子計算的晶體管“一站式（one-stop）”診斷平臺，該平臺集成了傳感與計算功能，實現(xiàn)了在單個晶體管芯片上對多個miRNA標(biāo)志物的同時檢測與邏輯分析，提升了癌癥診斷的效率與準(zhǔn)確性。
該平臺的工作流程包括樣本輸入、檢測與邏輯計算、機器學(xué)習(xí)和結(jié)果輸出四個步驟。首先，平臺以與癌癥相關(guān)的miRNAs作為輸入分子，并將這些分子引入石墨烯場效應(yīng)晶體管（GFET）的反應(yīng)腔室中。隨后，在傳感界面上利用DNA分子計算技術(shù)，采用AND和OR邏輯門作為計算單元，執(zhí)行多級布爾運算，生成報告基因。這些報告基因與GFET上的DNA四面體框架結(jié)合，產(chǎn)生電信號響應(yīng)。這一步驟使得平臺能夠在單個晶體管上同時檢測多個輸入分子，降低了成本與操作復(fù)雜性。接著，通過機器學(xué)習(xí)確定最優(yōu)閾值，提高診斷準(zhǔn)確性。最終，根據(jù)電信號和閾值獲得診斷結(jié)果。 由于高信號轉(zhuǎn)換效率，該平臺即使在分析物濃度降至2×10?16 M時，仍能得到準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。在對22例肝細胞癌患者和40例非肝細胞癌患者的血清樣本進行檢測時，該平臺展現(xiàn)出高達98.4%的診斷準(zhǔn)確率。 論文信息 DNA Logical Computing on a Transistor for Cancer Molecular Diagnosis Dr. Derong Kong, Shen Zhang, Xinye Ma, Yuetong Yang, Changhao Dai, Prof. Li Geng, Prof. Yunqi Liu, Prof. Dacheng Wei 該論文的第一單位為復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系聚合物分子工程國家重點實驗室。復(fù)旦大學(xué)博士后孔德榮和博士研究生張申為共同第一作者。復(fù)旦大學(xué)魏大程研究員、東方肝膽外科醫(yī)院耿利教授、復(fù)旦大學(xué)博士后孔德榮為共同通訊作者。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202407039
