布里斯班大学的科学家仅使用1皮克的纯化DNA样品(比一分钱的重量轻2.5万亿倍)，开发出了一种方法，该方法可以快速检测患者体内无细胞DNA样品中的癌症DNA。系统地循环。这些研究人员利用了这一发现，即癌症在基因组序列上的甲基化模式与正常细胞完全不同。这些赋予DNA独特的物理特性，包括其与金纳米颗粒结合的方式。使用该系统，可以读取由DNA，金纳米颗粒和盐溶液组成的混合物的颜色变化，以了解是否存在指示癌性DNA的甲基化模式。

随着医学界迅速接受精密医学的范式来指导特定的治疗方式，将癌细胞，蛋白质或DNA分子与正常细胞区分开的压力越来越大。

在癌症生物学领域声名狼藉的是对表观遗传学的研究，即表观遗传学，即调节我们的基因，其表达并介导其下游效应的过程。该领域的关键要素是DNA甲基化的过程，其中DNA甲基转移酶催化甲基向胞嘧啶核苷酸的加成，生成5-甲基胞嘧啶。

人们早已知道的是癌细胞DNA的扰动甲基化模式相比，散装正常细胞，在这两个区域和全球层面。

作者将这种甲基化标记在全基因组范围内的分布称为细胞的Methylscape，事实证明，其独特的物理性质比人们最初想象的要有用。

甲基化事件在很大程度上限于被称为CpG岛的基因组区域，该区域由高比例的C和G核苷酸组成，并参与遗传调控。

在正常基因组中，CpG岛在基因内区域(在基因体之间)被甲基化，而基因启动子周围的CpG位点则被甲基化。

所述癌症上下文翻转这个趋势，并且在我们周围的启动子区观察聚集甲基化甲基化在基因内区域中的损失，伴随着一个增益，导致净的低甲基化状态，如下面的图所示。

甲基化分析甚至已被用来从正常配对中鉴定出多种类型的癌症，但是这些涉及广泛的实验室技术，例如亚硫酸氢盐测序，这很麻烦，费时且容易出错。

已经在基本生物学背景下对生物物理研究进行了分析，以预测DNA甲基化如何对体内DNA结构的物理特性产生影响，特别是在核小体组装方面。

来自澳大利亚布里斯班大学的个性化纳米医学中心的研究人员决定将这些基于Mscapescape进行癌症识别的方法与甲基化DNA的独特物理特性相结合，从而为癌症识别提供一个广泛适用的平台。

根据他们具有固定DNA甲基化量的细胞系DNA的显微镜数据，他们观察到DNA复合物的自组装与总体甲基化水平直接相关。

这些自组装动力学的改变赋予了DNA分子在金属表面上不同的吸附或物理结合特性。

由于该领域使用金纳米颗粒的大量文献，作者选择了金(Au 2+)作为该表面。

他们发现，DNA结合固体金电极板的能力与整体DNA甲基化呈抛物线相关(如下所示)。

他们提出的模型的工作流程如下所述，并在下图中说明。

纯化来自患者的基因组DNA，并将其添加到金电极表面，以进行短暂的吸附温育。测量差动脉冲伏安法(DPV)，并在实验样品和无DNA基线对照之间进行比较。

这用于测量吸附效率，它是物理上可用于结合金表面的DNA比例的替代标记。

完全甲基化和完全未甲基化的细胞系测得的DPV扰动最低，其次是正常对照人哺乳动物上皮细胞(HMEC)。

实验中使用的两种癌细胞系均表现出最大的DPV变化。

尽管该协议在数量上是彻底的，但作者试图简化广泛的应用，并通过转向胶体金纳米颗粒(AuNP)进一步简化了该过程。

在向AuNPs溶液中添加盐SSC 5X后，纳米颗粒迅速聚集并从溶液中沉淀出来，从而导致明显的粉红色→蓝色变化。

如果由于先前与另一种底物(例如DNA)的结合而阻止了AuNP的聚集，那么粉红色将持续存在。

这种方法(如下所示)非常灵敏，只需要1皮克的无细胞DNA(cfDNA)，就很容易从患者血浆中提取。

金纳米颗粒在癌症生物学中的用途已作为一种治疗，诊断和双重治疗试剂进行了研究。

这种使用AuNPs的基于聚集的方法以前已被用于区分单链DNA和双链DNA，同样依赖于其独特的物理特性。

2010年，上海大学的一个小组开发了一种基于金的比色法，用于研究DNA甲基化的机理，但是重点是微生物学而不是癌症生物学。

无细胞DNA(cfDNA)越来越多地被用作癌症检测的机制，并且是肿瘤学家在长期随访中可以监测癌症进展和耐药性的窗口。

该方法的侵入性最小，液体活检，并具有强大的下一代测序能力，可识别出从癌症中脱落并在循环系统中稀释的低频突变体。

Sina 等人描述的模型能够以低至1%的频率成功识别正常DNA中的癌症DNA。临床准确性也很惊人，使用金电极板模型可达到90%。

将癌症的表观基因组差异视为一种物理和化学问题的这种范例，是一种新颖的易处理角度，可能会改变该领域解决这类问题的方式。

该模型充其量是指示血液样本中存在癌性DNA的二进制信号，并且不提供有关癌症亚型或其他预后指标的特定信息。

通讯作者马特·特拉(Matt Trau)博士对未来充满了期待，因为他对这项工作感到很兴奋，“他带领人们开发了价格低廉的便携式检测设备，最终可以将其用作诊断工具，甚至可以与手机一起使用。”