JACS：抗体偶联纳米腔用于利用眼泪小细胞外囊泡检测癌症

已有研究证明了小细胞外囊泡（sEVs）——纳米级细胞外囊泡——在多细胞生物中细胞间通讯的调节中发挥重要作用。此外，不同的sEVs在各种过程中具有特定功能，例如血管生成、上皮-间质转化、化学抗药性、逃避免疫系统和癌症在癌组织中的迁移、侵袭和转移。这些与癌症相关的sEV由于其潜在的临床应用而受到越来越多的关注。

癌症的早期检测对于提高癌症生存率和恢复率以及避免癌症患者复发至关重要。据报道，sEV是液体活检的有前途的生物标志物，可以预测早期癌症的侵袭性。因此，人们已经致力于开发用于检测sEV的高度灵敏的方法。当前，体内sEV的检测和表征需要侵入性采集血样，并且通过已建立的方法（例如实时PCR、酶联免疫吸附测定[ELISA]、蛋白质印迹和质谱）分析sEV内部和/或外部的微小RNA（miRNA）和蛋白质。这些分析方法通常涉及费时且繁琐的预处理，例如超速离心和/或尺寸排阻色谱。取而代之的是，无需样品预处理的非侵入性、快速且灵敏的平台将为患者带来更多便利，并提高癌症筛查的检查率，从而有助于早期发现小癌。

为了避免较长的分析时间，完整sEV的检测比分析sEV内提取的miRNA和内部蛋白质的分析更具优势。由于sEV在其表面上嵌入来自供体细胞的膜蛋白，因此建立高灵敏度、选择性、非侵入性且无需预处理的方法来检测癌细胞分泌的sEV上的独特膜蛋白可能是一项挑战。但这可能会成为一种在早期阶段快速筛查和精确检测小型癌症的前所未有的方法。

据报道，眼泪中含有sEVs，可以使用Schirmer试纸轻松、无创地收集它们。尽管尚未报道使用泪液sEV进行癌症诊断，但日本神戸大学医学部附属病院的研究人员相信使用泪液进行诊断对于患者而言可能很方便，因为泪液可以由Schirmer泪液测试条在医院或家里自行收集。因此，这项研究开发了一种无创、快速且灵敏的平台，可通过无预处理和平稳的操作来检测眼泪中的完整sEV，其灵敏度与以前报道的方法相当甚至更好。

该研究报告了抗体缀合的信号纳米腔作为检测sEV的高度选择性和灵敏的平台的效率（如下图）。在分子印迹的启发下，采用一种新开发的涉及动态模制的化学纳米处理方法在基板上制备了纳米腔，产生了sEV感应芯片。此策略的关键特征是使用二氧化硅纳米颗粒（NPs）作为动态模具来设计可转录尺寸的纳米腔，并使用可移植的官能团。最后，通过分析从乳腺癌患者收集的泪液中的sEV，证明了sEV感应芯片用于乳腺癌无创检测的可行性和可靠性。

抗体缀合的信号纳米腔，用于感测完整的小细胞外囊泡（sEV），这些小囊泡是通过基于分子印迹的动态模塑化学纳米工艺制备的。

眼泪中与乳腺癌相关的sEV的检测

总之，该研究证明了使用分子印迹方法通过基于二氧化硅NP的动态模制制造的抗体偶联的基于纳米腔的平台，是一种快速检测生物流体中完整sEV的有用工具。在这项研究中，研究人员采用了差异抗体阵列格式和基于模式的分析来验证传感器的有效性。除了是一种直接检测sEV的高度灵敏、快速且简便的方法外，该工具还可以定制，以通过更改和优化动态成型尺寸和抗体来诊断各种癌症和传染病。因此，该研究所提出的策略可以加速对细胞外囊泡、病毒、细菌和细胞在生命和医学各个领域的重要应用的研究。

参考文献：

Takeuchi T, Mori K, Sunayama H, Takano E, Kitayama Y, Shimizu T, Hirose Y, Inubushi S, Sasaki R, Tanino H. Antibody-conjugated signaling nanocavities fabricated by dynamic molding for detecting cancers using small extracellular vesicle markers from tears. J Am Chem Soc. 2020 Mar 10. doi: 10.1021/jacs.9b13874.

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