韩国标准科学研究院实现极微量DNA损伤超精密分析…检测灵敏度较以往提升22倍
韩国标准科学研究院（KRISS）开发出一种超高灵敏度分析技术，能够在细胞DNA修复过程中，对产生的极微量“损伤DNA片段”进行精确到“片段个数”层级的测量。研究团队期待，这项技术今后可用于个人癌症发生风险诊断以及个体化抗癌治疗研究。
DNA每天都会因紫外线、吸烟、化学物质以及体内代谢活动等因素而受损。细胞不会放任这种损伤，而是启动“核苷酸切除修复（NER）”系统，将受损部位切除并以新的DNA替换。在这一过程中被切下来的小DNA片段，被视为显示细胞修复损伤速度和效率的关键指标。
超高灵敏度检出和定量DNA损伤片段（sedDNA）的过程示意图。图中展示了从经紫外线损伤的DNA中分离出生成的片段后，利用竞争性免疫反应精确测定损伤DNA含量的原理。研究团队供图
View original image然而，现有技术在对这类极微量损伤DNA片段进行精确定量时存在局限。传统方法的结构是先在DNA片段末端连接标记物质以便检测，但随着时间推移，如果片段末端发生分解，即便样本中确实存在损伤DNA片段，也可能在分析过程中被遗漏。
“精确到损伤DNA片段个数的测量”
为解决这一问题，KRISS研究团队引入了“竞争性免疫分析法”。具体做法是：先在分析装置底部固定与损伤DNA具有相同结构的合成DNA，作为基准物质，然后将从实际细胞中提取的DNA样本与特异性抗体一同加入。
样本中损伤DNA片段越多，抗体与真实DNA片段结合得就越多，相反留在基准物质上的抗体就越少。研究团队利用这种反比关系，将样本中损伤DNA的含量以摩尔（mole）为单位进行定量，并进一步换算为实际DNA片段的个数。
据研究团队介绍，这项技术相比既有分析方法，检测灵敏度最高提升了22倍。如果说以往技术只能对DNA修复程度做相对比较，那么新技术的特点就在于，能够精确测量细胞内损伤DNA片段的具体个数。
开发超高灵敏度DNA损伤片段分析平台的研究团队。前排自左起顺时针方向依次为：Kwon Hajung KRISS首席研究员、Kim Geunhoe UST学生研究员、Kim Youngmin UST学生研究员、Choi Junhyuk KRISS首席研究员。KRISS供图
View original image由此，被认为为更客观地分析个体间DNA修复能力差异、以及癌细胞对抗癌药物反应提供了基础。
Choi Junhyuk KRISS首席研究员表示：“如果能够将DNA修复的速度和效率进行定量，就可以及早诊断个人的癌症发生风险，并且客观掌握癌细胞对抗癌药物的耐药性。今后通过利用真实人体组织开展后续验证，有望在个体化抗癌治疗等领域得到广泛应用。”
本次研究由KRISS生物物质测量团队、有机测量团队与美国莱特州立大学Boonshoft医学院研究团队共同完成，研究成果已于今年3月发表在生命科学领域国际学术期刊《Nucleic Acids Research》上。
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