近日，中國科學院國家納米科學中心孫佳姝課題組和復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院教授戴波合作，在基于一步法熱泳的細胞外囊泡膜蛋白邏輯運算用于前列腺癌精準診斷領域取得重要進展。相關研究成果以One-Step Thermophoretic AND Gate Operation on Extracellular Vesicles Improves Diagnosis of Prostate Cancer為題，在線發(fā)表在《德國應用化學》上。

前列腺癌是男性常見的惡性腫瘤之一，早期精準診斷是改善患者預后的重要手段。腫瘤來源的細胞外囊泡（extracellular vesicles）與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關，被視為是新一代無創(chuàng)腫瘤診斷檢測靶標。然而，目前細胞外囊泡檢測通常依賴復雜的前處理步驟，且細胞外囊泡具有很強的異質性，嚴重阻礙了細胞外囊泡的臨床診斷應用。孫佳姝課題組致力于高靈敏、高特異的細胞外囊泡分子標志物檢測研究，提出了微流控熱泳生物傳感新策略，實現(xiàn)了細胞外囊泡攜帶蛋白、核酸等生物標志物的高靈敏定量測量（Nat. Biomed. Eng., 2019, 3, 183-193；J. Am. Chem., Soc. 2020, 142, 4996-5001；Nat. Commun., 2021, 12, 2536；J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 1290-1295；Nano Today, 2021, 38, 101203）。

在前期研究工作基礎上，科研團隊發(fā)展了一種基于一步法熱泳的細胞外囊泡檢測方法，通過在15分鐘內高特異性檢測血清樣本中的腫瘤細胞外囊泡實現(xiàn)前列腺癌的無創(chuàng)精準診斷。該方法僅需將樣本與AND邏輯運算識別探針（PSMA-L-Cy3與Cy5-R-EpCAM）以及高分子聚合物PEG 8000混合后轉入熱泳微腔，并利用近紅外激光照射微腔。在此過程中，細胞外囊泡熱泳操控富集與細胞外囊泡表面蛋白AND邏輯運算識別同步發(fā)生。10分鐘后，通過檢測激光照射位置熒光信號，即可實現(xiàn)共表達EpCAM與PSMA細胞外囊泡的定量檢測。通過直接檢測血清樣本中腫瘤相關細胞外囊泡（PSMA+、EpCAM+），本方法可有效區(qū)分位于PSA灰區(qū)（PSA: 4.0-10.0 ng ml^-1）的前列腺癌患者與良性前列腺增生患者，曲線下面積（AUC）達到0.95，準確率達到91 %，顯著優(yōu)于臨床血清標志物PSA。

研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項及中國博士后科學基金的支持。

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基于一步法熱泳的細胞外囊泡膜蛋白邏輯運算用于前列腺癌精準診斷

來源： 國家納米科學中心