普渡大学的研究人员已经开发出一种方法，通过使用带有合成DNA尾部的微小金颗粒来检测和测量活细胞中的癌症水平。

　　由农业和生物工程教授Joseph Irudayaraj领导的一个研究小组使用金纳米颗粒靶向并结合被称为BRCA1信使RNA剪接变体的遗传物质片段，这种遗传物质可以指示乳腺癌的存在和分期。细胞中这些mRNA剪接变体的数量可以通过检测光与金纳米颗粒相互作用时产生的特定信号来确定。

　　“这是一种简单而复杂的技术，可以用来检测单个细胞中的癌症，并确定其侵袭性，”伊鲁达亚拉吉说，他也是宾德利生物科学中心的副主任。“能够量化这些遗传分子最终可以帮助临床医生为癌症患者提供更好、更个性化的治疗。”

　　Irudayaraj说，这项技术还可以增加我们对细胞生物学的理解，并为基于单个细胞的基因图谱和诊断铺平道路。

　　BRCA1是一种肿瘤抑制基因，在某些情况下可以将细胞转化为癌变类型。测量细胞中BRCA1 mRNA剪接变异的数量可以表明该基因是否表达不足，这可能是乳腺癌的征兆。

　　但目前检测癌症的方法依赖于由数百或数千个细胞组成的样本，无法提供与癌症相关的基因如何在单个细胞中表达的详细信息。

　　Irudayaraj和他的团队是第一个在单个细胞中检测和量化BRCA1 mRNA剪接变体(mRNA形成时被移除的遗传物质片段)的团队。剪接变异可以决定细胞的命运和特定蛋白质的表达方式。剪接过程中的错误与多种疾病有关。

　　他说:“通过这种方法，我们基本上能够在大海捞针中找到一根针，我们可以确定在大海捞针中是有5根还是有50根。”

　　Irudayaraj和他当时的研究生助理Kyuwan Lee(该研究的第一作者)采用了常见的纳米技术方法来解决在活细胞中精确定位mRNA剪接变体的挑战。他们制造了比人类头发直径小1000倍的金纳米颗粒，并用与BRCA1 mRNA剪接变体互补的DNA链标记它们。

　　当注射到细胞中时，纳米颗粒附着在mRNA剪接变体的两端，形成被称为二聚体的结构——每一个都“像一对牵手的夫妇”，Irudayaraj说。

　　由于二聚体在光照下会发出独特的信号，研究人员可以通过简单的光源照射细胞来测量二聚体的数量。二聚体的数量对应于细胞中BRCA1 mRNA剪接变异体的数量。

　　当光照射在单个金粒子上时，其表现是不同的，这使得研究人员能够区分二聚体和自由漂浮的金粒子。

　　研究人员使用了两种方法来量化二聚体:光谱学，测量光在遇到物体时散射的方式，以及比色法图像，其中二聚体显示为红色点，而单个金颗粒显示为绿色。

　　该技术可以在大约30分钟内定量单个细胞中的mRNA剪接变异。

　　Irudayaraj正在改进该系统，以加快这一过程，以便将其用于组织活检。

　　他说:“如果我们能够在组织活检中以单细胞分辨率量化关键mRNA，那将在改进关键疾病的治疗方案方面非常强大。”