孫佳姝課題組在腫瘤液體活檢方面取得重要進展

发布时间:2019-01-22 | 【打印】 【關閉】

  近日,国家纳米科学中心孙佳姝研究員课题组在基于腫瘤細胞外囊泡膜蛋白检测的肿瘤液体活检研究中取得重要进展。相关研究成果“Low-cost thermophoretic profiling of extracellular-vesicle surface proteins for the early detection and classification of cancers”2019121日在線發表在《自然·生物醫學工程》(Nature Biomedical Engineering)雜志 (Nat. Biomed. Eng. 2019, DOI: 10.1038/s41551-018-0343-6)。 

  惡性腫瘤是嚴重威脅人類生命健康的重大疾病之一。“早發現、早診斷、早治療”是目前腫瘤診斷和治療的重要發展方向和最有效手段。但現有腫瘤診斷方法存在檢測靈敏度低、特異性差、分辨率低、漏檢率高等缺點,無法爲癌症早期診斷及實時療效評估提供有效幫助。近年來快速發展的腫瘤液體活檢,特指在外周血中檢測從原發腫瘤細胞脫落進入外周血液循環的生物標志物,主要包括循環腫瘤細胞CTC,腫瘤細胞外囊泡EV,循環腫瘤DNA等。腫瘤液體活檢不僅可以用于某些類型實體腫瘤的早期診斷,而且能夠監測腫瘤複發,評估療效,具有標本易獲得、創傷性小、非侵入性、可反複采集等優勢。 

  作为肿瘤液体活检标志物的研究热点,腫瘤細胞外囊泡EV是由腫瘤細胞分泌的具有磷脂雙分子層結構的囊泡狀小體,主要包括外泌體(30-150 nm)和微囊泡(200-1000 nm)。EV通過攜帶母細胞的蛋白、DNARNA等生物大分子,直接或间接调控受体细胞的功能和表型,参与细胞病理生理学过程。腫瘤細胞外囊泡EV在外周血中含量高,結構穩定,可以覆蓋腫瘤異質性。然而,如何在高背景血清或血漿樣本中分離提取尺寸較小的EV,如何提高EV檢測方法的靈敏度,是現有EV腫瘤液體活檢面臨的重大挑戰。孫佳姝課題組創新性利用微流控熱泳富集及核酸適體識別技術,無需EV分離提取等操作,在1 μL 血清或血漿樣本中實現7EV膜蛋白的高靈敏、定量、快速、低成本檢測。我們首先利用熒光標記的核酸適體特異性識別EV表面腫瘤相關膜蛋白;其次通過激光照射微流控芯片産生溫度梯度誘導的熱泳,使30-1000 nmEV快速彙聚至芯片中央(富集倍數1400),而遊離的核酸適體或蛋白仍保持分散狀態;EV彙聚後,使用熒光顯微鏡讀取結合在EV上的核酸適體信號,獲得EV膜蛋白組學信息;最後結合機器學習算法,將EV膜蛋白組學信息用于6種癌症的早期自动分型检测、前列腺肿瘤液体活检及前列腺癌的复发监控。该技术有望成为肿瘤液体活检领域的重大突破。 

  国家纳米科学中心刘超博士和赵俊翔同学为文章的共同第一作者;国家纳米科学中心孙佳姝研究員为文章的通讯作者;湖南大学谭蔚泓院士为文章的共同作者。该研究得到了国家自然科学基金委员会、中國科學院、北京市科委等项目的支持。

  

                                                                           图:基于腫瘤細胞外囊泡膜蛋白检测的肿瘤液体活检

  論文链接:https://www.nature.com/articles/s41551-018-0343-6

 

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