开发一种基于纳米微流控芯片的胰腺癌外泌体的特异性检测方法

微流控芯片

2021年1月6日，韩国中央大学Jonghoon Choi教授团队和东国大学Kyobum Kmin教授团队合作， 在Biosens Bilelectron 在线发表题为“exosome-mediated diagnosis of pancreatic   cancer using lectinconjugated nanoparticles bound to selective glycans”的研究成果。研究利用胰腺癌细胞来源的外泌体膜表面富含特异性聚糖成分、且可与特定凝集素结合的特点，设计开发可同时结合特定凝集素和微流控芯片的聚苯乙烯纳米粒子，通过检测被微流控芯片捕获的纳米粒子上的结合的凝集素荧光信号强度，定量分析外周血中胰腺癌来源外泌体的含量。这种高度特意、敏感的胰腺癌来源外泌体的检测方法的开发，为实现胰腺癌早期诊断提供了有力的液体活检工具。

胰腺癌尚缺乏有效的早期诊断方法，外泌体因其在循环系统中的稳定性和聚集特征，作为新兴标志物备受瞩目。在正常细胞转变为肿瘤细胞的过程中，细胞膜蛋白、脂质和胞质蛋白通过转录后修饰发生糖基化。糖基化参与调节细胞状态、生理功能和病理生理过程，肿瘤中糖基化被认为是预测癌症预后的膜成分，因此外泌体聚糖成分可以作为癌症检测的标志物。然而，利用外泌体作为剩余标志物存在很多障碍，例如分离外泌体存在的困难，以及难以区分正常或疾病相关外泌体。常规外泌体检测技术利用抗体选择性检测疾病特异性标志物，尽管这一方法已被广泛应用，但由于癌细胞的异质性及其导至肿瘤相关遗传信息和蛋白质的变化，常规方法诊断准确性可能会受到影响。

利用多糖特异性成分靶向癌症来源外泌体的方法能够有效的克服目前癌症诊断和检测的困境。凝集素是一种聚糖连接蛋白，能够特异性靶向肿瘤细胞的聚糖成分，有助于在临床诊断中的应用。研究报道使用凝集素来量化癌症患者血清中特定的糖基化蛋白，根据凝集素与聚糖结合的亲和力可开发一种简便的、具有选择性的外泌体捕获方法。此外，与用于癌症诊断的常规生物分子检测不同，使用凝集素-聚糖互相作用可避免来自血液中蛋白质和肽或变性标志物的非特异性竞争。

因此，利用微流控芯片中的双功能纳米颗粒实现了基于凝集素的外泌体检测。以聚苯乙烯纳米粒子为原料，通过在纳米粒子的一半表面沉积金的方法制备了双功能纳米粒子janus 纳米粒子（JNP）。JNP包括两个部分：一个用于将凝集素结合在聚苯乙烯表面，另一个用于在EXO芯片的固定粒子。

研究团队验证，从两个胰腺癌细胞系和患者血浆样本中获得的胰腺癌细胞来源的外泌体，成功地被凝集素结合的JNP捕获，其亲和力与CA19-9（一种常规抗体）相当。此外，利用该平台检测外泌体可以区分转移性和非转移性的多糖特性，为开发新的早期诊断标志物提供了可能。

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