Nat Biol Engin：中国科学家构建筛查新法，1微升血清20分钟内“识别”6种癌症
2019-01-29 韩扬眉 科学网
日前，中科院国家纳米中心研究员孙佳姝团队构建了一套高“性价比”的癌症筛查方法：只需1微升血清（通常采血管采血量的1/5000），通过对其中细胞外囊泡的检测，就可在20分钟内对6种癌症进行早期筛查，同时也能较为准确地对癌症进行分类。
癌症的发生总是“悄无声息”，当真正被医生确诊时，也许患者早已病入膏肓。如果简单验个血就能解密癌症的“个性特点”，早日将癌症扼杀在萌芽之中，那该有多好！
反思与阅读：肿瘤早筛早诊下的偏倚，以及偏倚处理
日前，中科院国家纳米中心研究员孙佳姝团队构建了一套高“性价比”的癌症筛查方法：只需1微升血清（通常采血管采血量的1/5000），通过对其中细胞外囊泡的检测，就可在20分钟内对6种癌症进行早期筛查，同时也能较为准确地对癌症进行分类。
近年来，研究发现血液及其他体液中含有癌症来源的物质，可以实现疾病的分子鉴定，有助于早期诊断、准确预测、个性化治疗以及疾病监测，这些物质主要包括循环肿瘤细胞（CTCs）， 肿瘤细胞外囊泡（EVs）,循环肿瘤DNA等。
“它们特指从原发肿瘤细胞脱落进入外周血液循环的生物标志物。”孙佳姝告诉《中国科学报》记者。
这种检测方法被称为肿瘤液体活检技术。孙佳姝介绍，该技术不仅可以用于某些类型实体肿瘤的早期诊断，而且能够监测肿瘤复发，评估疗效，具有标本易获得、创伤性小、非侵入性、可反复采集等优势。
作为液体活检标志物中的“后起之秀”，“肿瘤细胞外囊泡”是肿瘤细胞分泌到胞外环境的具有膜结构的囊泡，直径在30-1000 nm之间。
“癌细胞与正常细胞所分泌的EV呈现出不同膜蛋白特征，而这些特征差异就可以用于癌症的筛查与诊断。”孙佳姝表示，相较于循环肿瘤细胞和循环肿瘤DNA来说，肿瘤细胞外囊泡有着很大的优势，比如在血液中的含量丰富，其分析不需要采集大量血液。此外由于膜结构的保护，外泌体膜蛋白在长期冷存的血液中依然能够被分离和检测出来。
然而，理想很丰满，现实很骨感。将EV分析检测广泛应用于临床并不容易。过去的临床应用中，操作者需要长时间的超速离心从血液中提取EV，不仅如此，还容易受到共沉淀的杂蛋白影响。而后续膜蛋白分析手段，如酶联免疫吸附实验、蛋白免疫印迹和质谱等，过程复杂繁琐，成本高耗时长，且需要专业技术人员操作。
“如何在高背景血清或血浆样本中分离提取尺寸较小的EVs，如何提高EVs检测方法的灵敏度，是现有EVs肿瘤液体活检技术面临的重大挑战。”孙佳姝说，现在迫切需要一种更加简单、快速、廉价的EV分析检测手段。
孙佳姝课题组经过近十年的技术积累，找到“妙招”，成功实现了从技术平台向癌症筛查的成功转型。
研究人员首先利用荧光标记的核酸适体特异性识别EVs表面肿瘤相关膜蛋白，也就是在肿瘤细胞上打上“烙印”；接着，研究人员使用了“热泳”技术，通过激光照射微流控芯片后，产生温度梯度，诱导30-1000 nm的EVs快速汇聚至芯片中央，可富集1400倍，而游离的核酸适体或蛋白仍保持分散状态。EVs汇聚后，使用荧光显微镜读取结合在EVs上的核酸适体信号，从而获得EVs膜蛋白组学信息。
最后，研究人员取60份癌症患者与10份健康对照的血清样本，对每份样本进行7种抗原体多靶标检测，用检测结果训练机器学习算法，发现灵敏度与特异性都接近100%。
“利用极少量样本实现早期癌症灵敏度高检测（I期95%），并首次通过EVs进行癌症分类。”孙佳姝表示，不久的将来，这有望成为体检或医院常规的癌症筛查手段，医生只需要取出某种体液（例如血液），并对其中的EVs进行分析即可，以对患者造成更小创伤的方式，对疾病做出诊断。
下一步，他们希望拓展当前平台，实现膜内蛋白与核酸的检测，使之成为通用的EV检测平台。
原始出处：
ChaoLiu, JunxiangZhao, FeiTian1, et.al. Low-cost thermophoretic profiling of extracellular-vesicle surface proteins for the early detection and classification of cancers. Nature Biomedical Engineering 21 January 2019
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