近日，國(guó)家納米科學(xué)中心孫佳姝課題組與中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心江澤飛教授、張少華教授，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院戴波教授等合作，在基于功能核酸的微流控?zé)嵊旧飩鞲蓄I(lǐng)域取得系列進(jìn)展。相關(guān)研究成果近期分別發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications， 2021， 12， 2536）及《納米·今日》（Nano Today， 2021， 38， 101203）。

轉(zhuǎn)移性乳腺癌（MBC）是一種包括多種不同亞型的異質(zhì)性疾病，是全球女性癌癥死亡的主要原因之一。外周血中腫瘤來(lái)源的細(xì)胞外囊泡（EVs）作為液體活檢的重要靶標(biāo)，在MBC的精準(zhǔn)診斷和療效評(píng)估方面具有重要的應(yīng)用前景。研究人員采用一種快速、靈敏、低成本微流控?zé)嵊具m體傳感器，對(duì)血漿EV的乳腺癌相關(guān)蛋白質(zhì)特征進(jìn)行分析，有效排除血漿游離蛋白干擾（Nature Communications， 2021， 12， 2536）。設(shè)計(jì)了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，基于8種EV乳腺癌蛋白表達(dá)水平構(gòu)建EV蛋白特征，用于區(qū)分MBC患者、非轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者、年齡配對(duì)的健康對(duì)照者，準(zhǔn)確率高達(dá)91.1 %。在訓(xùn)練隊(duì)列、驗(yàn)證隊(duì)列、前瞻隊(duì)列研究中，EV蛋白特征可以監(jiān)測(cè)MBC的治療反應(yīng)，對(duì)治療后疾病進(jìn)展（PD）與穩(wěn)定/部分緩解（SD/PR）的區(qū)分準(zhǔn)確率為88.5 %。EV蛋白特征還與接受治療的MBC患者的無(wú)進(jìn)展生存期（PFS）相關(guān)，其中前列腺癌生物標(biāo)志物EV PSMA可以作為MBC患者PFS的獨(dú)立預(yù)后因素。論文的第一作者為國(guó)家納米科學(xué)中心特別研究助理田飛博士與中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心張少華教授；通訊作者為國(guó)家納米科學(xué)中心孫佳姝研究員、劉超研究員與中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心江澤飛教授。

圖1：基于熱泳適體傳感器的EV表面蛋白檢測(cè)與乳腺癌精準(zhǔn)診斷應(yīng)用

EV攜帶腫瘤細(xì)胞的mRNA，在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控腫瘤增殖與轉(zhuǎn)移，是一種重要的癌癥診斷標(biāo)志物。為克服qRT-PCR檢測(cè)操作復(fù)雜、需要裂解大量EV等挑戰(zhàn)，研究人員發(fā)展了結(jié)合DNA四面體探針與熱泳匯聚的檢測(cè)新方法（DTTA），實(shí)現(xiàn)了血清中EV mRNA的原位、高靈敏檢測(cè)，檢出限低至14 aM（Nano Today， 2021， 38， 101203）。DNA四面體探針具有較高的結(jié)構(gòu)剛性，可通過(guò)被動(dòng)輸運(yùn)高效進(jìn)入外泌體，并依靠雙懸臂特異識(shí)別EV中靶標(biāo)PSA mRNA，產(chǎn)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）信號(hào)。進(jìn)一步通過(guò)熱泳富集放大EV中的FRET信號(hào)，實(shí)現(xiàn)EV PSA mRNA的原位高靈敏檢測(cè)，無(wú)需EV裂解、RNA提取、反轉(zhuǎn)錄等過(guò)程。使用DTTA測(cè)量前列腺穿刺病人的血清EV PSA mRNA含量，可以有效區(qū)分前列腺癌患者（PCa）與前列腺良性增生患者（BPH），AUC為0.93，顯著優(yōu)于血清生物標(biāo)志物PSA（AUC 0.74），為前列腺癌精準(zhǔn)檢測(cè)提供了新思路。本論文的第一作者為國(guó)家納米科學(xué)中心博士研究生韓子威、鄧瑾琦與復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院萬(wàn)方寧博士；通訊作者為國(guó)家納米科學(xué)中心孫佳姝研究員、劉超研究員與復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院戴波教授。

圖2：基于DNA四面體探針與熱泳匯聚的腫瘤外泌體mRNA高靈敏、原位檢測(cè)

上述系列研究工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金委杰出青年科學(xué)基金和重大研究計(jì)劃，中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類），中國(guó)科學(xué)院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計(jì)劃和科研儀器設(shè)備研制項(xiàng)目等資助。

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