Analysis of endogenous miRNA as lung cancer biomarker in plasma using capillary electrophoresis-laser induced fluorescence

Abstract

MicroRNAs(miRNAs) are small non-coding RNAs that regulate gene expression and play roles in many human diseases. MiRNAs are potential biomarkers for clinical prognosis and diagnosis. Screening miRNAs in cells, tissues and biofluids such as plasma and urine, is performed in many clinical studies. Therefore, a variety of analytical methods have been studied. In this study, Streptavidin-coupled magnetic beads and biotinylated fluorescent DNA probes were used to hybridize with miRNA in plasma. After hybridization, direct analysis was performed using capillary electrophoresis with laser-induced fluorescence (CE-LIF). Hybridization steps were simplified by controlling temperature and time. In addition, the amount of magnetic bead and DNA probe was optimized by assessing detection efficiencies. This method showed great linearity in the range of 0.1-5 pM for spiked miRNA in plasma (R2=0.9975). The results of precision (between 0.219% - 1.260%) and accuracy (between -1.695% - 11.186%) were presented with excellent specificity. Consequently, the endogenous miRNA in plasma was successfully detected. In this study, we suggest a simple and sensitive method of detecting endogenous miRNAs in plasma and its potential as a diagnostic tool for many diseases.;MicroRNA(miRNA)는 유전자 발현을 조절하고 많은 질병에서 중요한 역할을 하는 작은 비암호화 RNA이다. MiRNA는 암의 임상 예후 및 진단을 위한 잠재적인 바이오마커이다. 세포, 조직 및 혈액과 소변과 같은 생체액에서 miRNA를 스크리닝하는 것은 많은 임상 연구에서 수행되고 있고 다양한 분석 방법이 연구되고 있다. 이 연구에서는 혈장에서 순환하는 miRNA를 추출하기 위해 Streptavidin 결합 자기 비드 및 비오티닐화 형광 DNA 프로브를 사용했다. MiRNA와 프로브의 결합 후, 모세관 전기영동(CE-LIF)을 사용하여 직접 분석을 수행하였다. 자기 비드를 이용한 추출 조건과 CE의 분석 조건을 최적화해 효율의 높였다. 검출 효율을 평가하여 자기 비드 및 DNA 프로브의 양을 최적화했다. 또한 온도와 시간을 제어하여 결합 단계를 단순화해 시간과 샘플 손실을 줄였고 간단한 분석법을 개발했다. 이 분석법은 혈장 내 miRNA에 대해 0.1-5 pM 범위에서 선형성을 (R2=0.9975) 보였다. 정밀도(0.219% - 1.260% 사이)와 정확도(-1.695% - 11.186% 사이)의 결과는 우수한 특이도와 함께 제시되었다. 결과적으로 혈장 내 순환 miRNA가 성공적으로 검출되었고 정상 혈장에 비해 폐암 혈장에서 과발현된 것을 확인했다. 이 연구에서 우리는 혈장 내 순환 miRNA를 검출하는 간단하고 민감한 검출 방법을 개발했고 순환 miRNA의 추후 암에 대한 진단 도구로서의 가능성을 보였다.