癌癥的篩查、早期診斷、預(yù)后監(jiān)測等一直是科學(xué)難題。最常見的癌癥診斷方法主要是基于組織活檢，這種侵入性方法非常耗時，并且在某些患者中存在潛在風(fēng)險，因此不適合用于監(jiān)測腫瘤的發(fā)展過程。

此外，組織活檢會增加癌癥轉(zhuǎn)移的可能性，并且部分腫瘤并不總是易于活檢取樣。

因此，監(jiān)測癌癥的持續(xù)發(fā)展，需要利用具有高靈敏度、特異性且低成本的“液體活檢”技術(shù)來解決。

液體活檢作為一種非侵入式的血液檢測技術(shù)，能監(jiān)測腫瘤或者轉(zhuǎn)移灶釋放到血液的循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）、細(xì)胞外囊泡（EV）和蛋白標(biāo)志物，是檢測腫瘤和癌癥輔助治療的突破性技術(shù)。

與傳統(tǒng)的組織活檢相比，液體活檢以速度快、樣本易獲取，損傷小等特點成為了一種新興的癌癥診斷方法，近年來備受關(guān)注。

中山大學(xué)藥學(xué)院張元慶教授團隊長期開發(fā)各類微流控芯片進行液體活檢的研究，主要針對循環(huán)腫瘤細(xì)胞和外泌體等生物標(biāo)志物的檢測，通過引入一系列的DNA納米技術(shù)的信號放大策略實現(xiàn)高靈敏的靶標(biāo)檢測。

許多研究表明，腫瘤來源細(xì)胞外囊泡（tEVs）生物標(biāo)志物可以反映癌細(xì)胞的表型，在癌癥的診斷和治療中具有很大的潛力。

然而，tEVs表現(xiàn)出高度的異質(zhì)性，由于其低表達，快速、敏感地識別tEVs生物標(biāo)志物仍然具有挑戰(zhàn)性。

熒光光譜的重疊也顯著限制了熒光探針對tEVs生物標(biāo)志物的多重分析。

因此，開發(fā)一種高靈敏多表型tEVs的分析方法可以提高疾病診斷的準(zhǔn)確率和實時監(jiān)測疾病的進展，從而為患者制定精準(zhǔn)治療的方案，以達到最佳的臨床效果。

目前用于tEVs分析的方法大多還側(cè)重于單個生物標(biāo)志物的特異性識別，忽略了tEVs的異質(zhì)性，并可能遺漏有關(guān)疾病進展的重要信息，導(dǎo)致其tEVs識別的準(zhǔn)確性不足。

此外tEVs的異質(zhì)性也會阻礙tEVs的識別和信號讀出。

近期，張元慶教授課題組與中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院吳敏昊教授課題組以及美國杜蘭大學(xué)胡曄教授課題組合作，利用微流控芯片中不同尺寸間隙的微柵欄結(jié)構(gòu)對不同尺寸的微球進行排布和分選的策略，開發(fā)了一種簡便靈活的多重tEVs表型分析方法，實現(xiàn)了高選擇性和敏感性的tEVs的原位捕獲，進而實現(xiàn)多個信號的同時讀出。

該方法使用特異性發(fā)夾探針編碼不同尺寸的微球，從而可以捕獲不同表型的tEVs。

此外，在芯片中設(shè)計了不同尺寸間隙的微柵欄結(jié)構(gòu)對微球進行排布和分選，以生成特定位置的信號，指示不同tEVs生物標(biāo)志物的水平。

同時，進一步利用原位滾環(huán)擴增技術(shù)對這些微球上的tEVs生物標(biāo)志物信號進行放大。

該策略允許通過熒光同時檢測多種tEVs表型，而不受光譜重疊的限制。

該研究表明，該方法能快速、高靈敏度地同時檢測6種不同的tEVs表型。

由于傳感平臺的可編程性，該方法可以快速適用于檢測不同tEVs表型的替代檢測生物標(biāo)志物。

值得注意的是，臨床研究表明，該策略可能為癌癥患者的精準(zhǔn)診斷和個性化治療提供新的思路。



圖1 利用尺寸編碼的親和微球鑒定腫瘤來源的細(xì)胞外囊泡的表型

這項工作是基于該課題組幾個月前發(fā)表在Angew Chem Int Ed Engl.上的一個工作的延伸和發(fā)展。

該課題組先前提出了一種基于芯片中不同尺寸間隙的微柵欄結(jié)構(gòu)對微球進行排布和分選的策略，該策略利用顏色和尺寸編碼的微球開發(fā)了一種簡便靈活的多重免疫分析方法，進行新冠肺炎血清學(xué)抗體和炎癥標(biāo)志物的定量檢測（圖2）。通過將兩種不同顏色的量子點按不同比例導(dǎo)入到不同尺寸的聚苯乙烯微球中，構(gòu)建了基于顏色和尺寸雙重編碼的微球庫。

隨后在芯片中通過不同尺寸間隙的微柵欄結(jié)構(gòu)對微球進行排布和分選，并利用滾環(huán)擴增方法在微球的免疫復(fù)合物上偶聯(lián)有大量熒光分子的長DNA串聯(lián)體，進而對靶標(biāo)分子進行信號放大，達到比常規(guī)方法更低的檢測限。

圖2 一種基于雙重編碼微球和滾環(huán)擴增的多重分析方法用于新冠血清學(xué)評估

審核編輯：劉清