ٹیومر اور لیوکیمیا اسکریننگ کی ابتدائی اسکریننگ کے لئے اسمارٹ فونز کے ساتھ مل کر ڈی این اے میتھیلیشن ٹیسٹنگ 90.0 ٪ کی درستگی کے ساتھ!

مائع بایڈپسی پر مبنی کینسر کا ابتدائی پتہ لگانا حالیہ برسوں میں امریکی نیشنل کینسر انسٹی ٹیوٹ کے ذریعہ تجویز کردہ کینسر کا پتہ لگانے اور تشخیص کی ایک نئی سمت ہے ، جس کا مقصد ابتدائی کینسر یا اس سے بھی متعلقہ گھاووں کا پتہ لگانا ہے۔ یہ پھیپھڑوں کے کینسر ، معدے کے ٹیومر ، گلیوماس اور امراض امراض کے ٹیومر سمیت مختلف خرابی کی ابتدائی تشخیص کے لئے ایک ناول بائیو مارکر کے طور پر بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔

میتھیلیشن زمین کی تزئین کی (میتھیلسکیپ) بائیو مارکروں کی نشاندہی کرنے کے لئے پلیٹ فارم کے ظہور میں کینسر کی موجودہ ابتدائی اسکریننگ میں نمایاں طور پر بہتری لانے کی صلاحیت ہے ، جس سے مریضوں کو جلد از جلد قابل علاج مرحلے پر ڈال دیا جائے۔

حال ہی میں ، محققین نے سسٹیمین سجاوٹ والے سونے کے نینو پارٹیکلز (سسٹ/اے این پی ایس) پر مبنی میتھیلیشن زمین کی تزئین کا پتہ لگانے کے لئے ایک سادہ اور براہ راست سینسنگ پلیٹ فارم تیار کیا ہے جس میں اسمارٹ فون پر مبنی بائیوسینسر کے ساتھ مل کر ٹیومر کی وسیع رینج کی تیز رفتار اسکریننگ کو قابل بناتا ہے۔ لیوکیمیا کے لئے ابتدائی اسکریننگ خون کے نمونے سے ڈی این اے نکالنے کے 15 منٹ کے اندر کی جاسکتی ہے ، جس کی درستگی 90.0 ٪ ہے۔ آرٹیکل کا عنوان سسٹیمین کیپڈ اے یو این پیز اور مشین لرننگ سے چلنے والے اسمارٹ فون。 کا استعمال کرتے ہوئے انسانی خون میں کینسر ڈی این اے کا تیزی سے پتہ لگانا ہے۔

چترا 1۔ سسٹ/اے یو این پی ایس اجزاء کے توسط سے کینسر کی اسکریننگ کے لئے ایک سادہ اور تیز سینسنگ پلیٹ فارم دو آسان مراحل میں پورا کیا جاسکتا ہے۔

یہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ پہلے ، ڈی این اے کے ٹکڑوں کو تحلیل کرنے کے لئے ایک پانی کا حل استعمال کیا گیا تھا۔ اس کے بعد سسٹ/اے یو این پیز کو مخلوط حل میں شامل کیا گیا۔ عام اور مہلک ڈی این اے میں مختلف میتھیلیشن کی خصوصیات ہوتی ہیں ، جس کے نتیجے میں ڈی این اے کے ٹکڑے مختلف خود اسمبلی نمونوں کے ساتھ ہوتے ہیں۔ عام ڈی این اے ڈھیلے سے جمع ہوتا ہے اور آخر کار سسٹ/اے یو این پیز کو جمع کرتا ہے ، جس کے نتیجے میں سسٹ/اے یو این پی کی سرخ شفٹ نوعیت ہوتی ہے ، تاکہ رنگ میں رنگ میں تبدیلی کو ننگی آنکھ سے دیکھا جاسکے۔ اس کے برعکس ، کینسر ڈی این اے کا انوکھا میتھیلیشن پروفائل ڈی این اے کے ٹکڑوں کے بڑے کلسٹروں کی تیاری کا باعث بنتا ہے۔

اسمارٹ فون کیمرا کا استعمال کرتے ہوئے 96 کنویں پلیٹوں کی تصاویر لی گئیں۔ کینسر ڈی این اے کو اسپیکٹروسکوپی پر مبنی طریقوں کے مقابلے میں مشین لرننگ سے لیس اسمارٹ فون کے ذریعہ ماپا گیا تھا۔

اصلی خون کے نمونوں میں کینسر کی اسکریننگ

سینسنگ پلیٹ فارم کی افادیت کو بڑھانے کے لئے ، تفتیش کاروں نے ایک سینسر کا اطلاق کیا جو حقیقی خون کے نمونوں میں عام اور کینسر کے ڈی این اے کے درمیان کامیابی کے ساتھ ممتاز ہے۔ سی پی جی سائٹوں پر میتھیلیشن کے نمونے ایپیجینیٹک طور پر جین کے اظہار کو منظم کرتے ہیں۔ کینسر کی تقریبا all تمام اقسام میں ، ڈی این اے میتھیلیشن میں تبدیلیاں اور اس طرح جینوں کے اظہار میں جو ٹوموریجینیسیس کو فروغ دیتے ہیں وہ متبادل میں مشاہدہ کیا گیا ہے۔

ڈی این اے میتھیلیشن سے وابستہ دوسرے کینسر کے ماڈل کے طور پر ، محققین نے لیوکیمیا کے مریضوں اور صحت مند کنٹرولوں سے خون کے نمونے استعمال کیے تاکہ لیوکیمیک کینسر میں فرق کرنے میں میتھیلیشن زمین کی تزئین کی تاثیر کی تحقیقات کی جاسکیں۔ یہ میتھیلیشن لینڈ اسکیپ بائیو مارکر نہ صرف موجودہ تیز رفتار لیوکیمیا اسکریننگ کے طریقوں کو بہتر بناتا ہے ، بلکہ اس آسان اور سیدھے سیدھے پرکھ کا استعمال کرتے ہوئے کینسر کی ایک وسیع رینج کی جلد پتہ لگانے کی فزیبلٹی کو بھی ظاہر کرتا ہے۔

31 لیوکیمیا مریضوں اور 12 صحتمند افراد سے خون کے نمونوں سے ڈی این اے کا تجزیہ کیا گیا۔ جیسا کہ شکل 2A میں باکس پلاٹ میں دکھایا گیا ہے ، کینسر کے نمونوں (ΔA650/525) کا نسبتا جذب عام نمونوں سے ڈی این اے سے کم تھا۔ اس کی بنیادی وجہ بڑھتی ہوئی ہائیڈرو فوبیکیٹی کی وجہ سے کینسر ڈی این اے کی گھنی جمع ہوتی ہے ، جس نے سسٹ/اے یو این پیز کی جمع کو روکا تھا۔ اس کے نتیجے میں ، یہ نینو پارٹیکلز کینسر کے مجموعوں کی بیرونی تہوں میں مکمل طور پر منتشر ہوگئے تھے ، جس کے نتیجے میں سسٹ/اے یو این پیز کی مختلف بازی عام اور کینسر کے ڈی این اے مجموعوں پر ہوتی ہے۔ اس کے بعد آر او سی کے منحنی خطوط کو کم سے کم ΔA650/525 کی کم سے کم قیمت سے زیادہ سے زیادہ قیمت تک مختلف کرکے تیار کیا گیا تھا۔

چترا 2. (الف) سسٹ/اے یو این پی ایس حل کی نسبتا جاذب اقدار جو بہتر حالتوں میں عام (نیلے) اور کینسر (سرخ) ڈی این اے کی موجودگی کو ظاہر کرتی ہیں۔

(DA650/525) باکس پلاٹوں کے ؛ (b) آر او سی تجزیہ اور تشخیصی ٹیسٹوں کا اندازہ۔ (c) عام اور کینسر کے مریضوں کی تشخیص کے لئے کنفیوژن میٹرکس۔ (د) حساسیت ، وضاحتی ، مثبت پیش گوئی کی قیمت (پی پی وی) ، منفی پیش گوئی کی قیمت (این پی وی) اور ترقی یافتہ طریقہ کی درستگی۔

جیسا کہ شکل 2B میں دکھایا گیا ہے ، ترقی یافتہ سینسر کے لئے حاصل کردہ آر او سی وکر (اے یو سی = 0.9274) کے تحت رقبہ میں اعلی حساسیت اور خصوصیت کا مظاہرہ کیا گیا۔ جیسا کہ باکس پلاٹ سے دیکھا جاسکتا ہے ، عام ڈی این اے گروپ کی نمائندگی کرنے والا سب سے کم نقطہ کینسر ڈی این اے گروپ کی نمائندگی کرنے والے اعلی مقام سے اچھی طرح سے الگ نہیں ہوتا ہے۔ لہذا ، لاجسٹک رجعت کا استعمال عام اور کینسر کے گروپوں میں فرق کرنے کے لئے کیا گیا تھا۔ آزاد متغیرات کے ایک سیٹ کو دیکھتے ہوئے ، اس میں واقع ہونے والے واقعہ کے امکان کا اندازہ ہوتا ہے ، جیسے کینسر یا عام گروپ۔ منحصر متغیر حدود 0 اور 1 کے درمیان ہے۔ لہذا نتیجہ ایک امکان ہے۔ ہم نے کینسر کی شناخت (P) کے امکانات کا تعین کیا ہے جس کی بنیاد پر ΔA650/525 پر مبنی ہے۔

جہاں B = 5.3533 ، W1 = -6.965۔ نمونہ کی درجہ بندی کے ل 0. ، 0.5 سے کم کا امکان عام نمونے کی نشاندہی کرتا ہے ، جبکہ 0.5 یا اس سے زیادہ کا امکان کینسر کے نمونے کی نشاندہی کرتا ہے۔ چترا 2 سی میں رخصت سے پیدا ہونے والے الجھن کے میٹرکس کو دکھایا گیا ہے ، جو اکیلے کراس توثیق سے پیدا ہوتا ہے ، جو درجہ بندی کے طریقہ کار کے استحکام کو درست کرنے کے لئے استعمال ہوتا تھا۔ چترا 2 ڈی اس طریقہ کار کی تشخیصی ٹیسٹ کی تشخیص کا خلاصہ پیش کرتا ہے ، جس میں حساسیت ، وضاحتی ، مثبت پیش گوئی کی قیمت (پی پی وی) اور منفی پیش گوئی کی قیمت (این پی وی) شامل ہیں۔

اسمارٹ فون پر مبنی بائیوسینسرز

سپیکٹرو فوٹومیٹرز کے استعمال کے بغیر نمونہ کی جانچ کو مزید آسان بنانے کے لئے ، محققین نے حل کے رنگ کی ترجمانی کرنے اور عام اور کینسر والے افراد کے مابین فرق کرنے کے لئے مصنوعی ذہانت (AI) کا استعمال کیا۔ اس کو دیکھتے ہوئے ، کمپیوٹر وژن کا استعمال سسٹ/اے یو این پی ایس حل کے رنگ کو عام ڈی این اے (ارغوانی) یا کینسر والے ڈی این اے (ریڈ) میں ترجمہ کرنے کے لئے استعمال کیا گیا تھا جس میں موبائل فون کیمرے کے ذریعہ لی گئی 96 کنویں پلیٹوں کی تصاویر کا استعمال کیا گیا تھا۔ مصنوعی ذہانت لاگت کو کم کرسکتی ہے اور نینو پارٹیکل حل کے رنگ کی ترجمانی میں ، اور کسی آپٹیکل ہارڈ ویئر اسمارٹ فون لوازمات کے استعمال کے بغیر رسائ کو بہتر بنا سکتی ہے۔ آخر میں ، رینڈم فارسٹ (آر ایف) اور سپورٹ ویکٹر مشین (ایس وی ایم) سمیت دو مشین لرننگ ماڈل ماڈلز کی تعمیر کے لئے تربیت یافتہ تھے۔ آر ایف اور ایس وی ایم دونوں ماڈلز نے نمونے کو صحیح طور پر 90.0 ٪ کی درستگی کے ساتھ مثبت اور منفی کے طور پر درجہ بندی کیا۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ موبائل فون پر مبنی بائیوسنسنگ میں مصنوعی ذہانت کا استعمال بالکل ممکن ہے۔

چترا 3. (ا) تصویر کے حصول کے مرحلے کے لئے نمونے کی تیاری کے دوران ریکارڈ کردہ حل کی ہدف کلاس۔ (b) تصویر کے حصول کے مرحلے کے دوران لی گئی مثال کی تصویر۔ (c) تصویر (B) سے نکالے گئے 96-کنویں پلیٹ کے ہر کنویں میں سسٹ/AUNPS حل کی رنگین شدت۔

سسٹ/اے یو این پیز کا استعمال کرتے ہوئے ، محققین نے میتھیلیشن زمین کی تزئین کا پتہ لگانے کے لئے ایک سادہ سینسنگ پلیٹ فارم اور لیوکیمیا اسکریننگ کے لئے خون کے اصلی نمونے استعمال کرنے پر کینسر ڈی این اے سے عام ڈی این اے کی تمیز کرنے کے قابل ایک سینسر کامیابی کے ساتھ تیار کیا ہے۔ ترقی یافتہ سینسر نے یہ ظاہر کیا کہ اصلی خون کے نمونوں سے نکالا جانے والا ڈی این اے 15 منٹ میں لیوکیمیا کے مریضوں میں تیزی سے اور لاگت سے موثر انداز میں کینسر ڈی این اے (3nm) کا پتہ لگانے میں کامیاب ہے ، اور اس نے 95.3 ٪ کی درستگی ظاہر کی ہے۔ اسپیکٹرو فوٹومیٹر کی ضرورت کو ختم کرکے نمونہ کی جانچ کو مزید آسان بنانے کے لئے ، مشین لرننگ کو حل کے رنگ کی ترجمانی کرنے اور موبائل فون کی تصویر استعمال کرنے والے عام اور کینسر والے افراد کے مابین فرق کرنے کے لئے استعمال کیا گیا تھا ، اور درستگی بھی 90.0 ٪ پر حاصل کرنے میں کامیاب تھی۔

حوالہ: doi: 10.1039/D2RA05725E