外泌体检测新平台--Aptasensor 丨福建医科大学与中科院联合开发
小囊泡，大智慧。
外泌体大小只有50-150nm，可谓小到极致--看也看不见，摸也摸不到，不得不借助其他技术或者仪器。每种细胞分泌的外泌体表面或内部含有特定的蛋白或核酸等大分子物质（比如CD63、EpCAM、PSA等），通过检测这些物质我们可以鉴定外泌体的有无和多少，目前，应用广泛的方法包括光学显微镜（电子显微镜、原子力显微镜等）、动态光散射以及基于抗原抗体反应的流式细胞术、磁-电化学偶联技术。但是，这些方法耗时较长、操作繁琐，仪器昂贵，所以急需发明一种简便快速，经济实用的检测平台。
Aptasensor由单层碳纳米管与适配体组装而成（如图1），不仅具有适配体识别外泌体的特异性，还具有单层碳纳米管类酶催化活性，并且适配体的存在大大增加单层碳纳米管的酶活性，通过光谱仪检测底物颜色的改变定性定量检测外泌体。单层碳纳米管（SWCNTs）是由碳原子形成的单层石墨片绕中心按一定角度卷曲而成的无缝、中空纳米管（如图2）。作为一种纳米材料，SWCNTs具有天然类酶活性，并且制备纯化简单，耐受pH、高温等。其中由硫酸和硝酸羟基化的SWCNTs（s-SWCNTs）具有亲水性强，能溶于体液（血清或血浆）展现出其酶的催化活性。HRP是临床检验中应用最多的，在过氧化氢存在时，底物TMB（四甲基联苯胺）等被HRP高效并特异催化，溶液由无色变为蓝色。适配体，全称核酸适配体，是一小段经指数富集的配基系统进化技术(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment，SELEX)得到的寡核苷酸序列（单链DNA）。相比于抗体检测，适配体体外易于大量合成，重复性好、稳定性高且能与相应的配体进行高亲和力和强特异性的结合，已经被广泛应用于疾病治疗与检测等众多方面。
图 1 单层碳纳米管与适配体组装而成的Aptasensor，具有高效的HRP酶活性，底物TMB由无色变为深蓝色；向Aptasensor中加入MCF-7细胞分泌的外泌体，适配体与外泌体结合从单层碳纳米管游离出来，单独的单层碳纳米管的酶活性下降，底物TMB由无色变为浅蓝色。
图 2 单层碳纳米管
研究者发现，单层碳纳米管与适配体之间发生力的相互作用，改变彼此的特性：一方面增强单层碳纳米管的催化活性；另一方面，当适配体上标记有荧光集团是，会发生荧光共振能量转移，使得荧光部分淬灭。（如图3）
图 3 A图为紫外可见光谱吸收图，横坐标为波长，纵坐标为吸光度：
a.TMB-H2O2+SWCNTs ;
b.TMB-H2O2+SWCNTs+exosomes;
c.TMB-H2O2+s-SWCNTs+aptamer;
d.TMB-H2O2+s-SWCNTs+aptamer+exosomes.
B图为荧光光谱图:
a．0.8 μM FAM 标记的适配体
b．0.8 μM FAM 标记的适配体+4 μg/mL s-SWCNTs
c．0.8 μM FAM 标记的适配体+4 μg/mL s-SWCNTs+2.21×10 7particles/μL 外泌体
研究者预使用Aprasensor来检测外泌体，进一步分析该方法的性能，比较该方法与其他方法的最低检测限以及耗时长短（如图4），并探究其特异性以及灵敏度等方面，证明用于外泌体检测的可行性。
图 4 各方法的最低检测限以及耗时长短。
单层碳纳米管与适配体组装的Aptasensor最大的优势在于其不需要对外泌体及Aptasensor进行任何的标记和处理就可以完成检测工作，即简化操作步骤，又降低检测时间，而且使用普通仪器--紫外可见光谱仪就可以完成检测，这无疑为外泌体的检测打开另一扇大门。路漫漫其修远兮，该方法尚处于雏形阶段，如何应用于科研及临床实践，还需各位研究者的共同努力。
所引文献：Yaokun Xia, Mengmeng Liu：A visible and colorimetric aptasensor based on DNA-capped single-walled carbon nanotubes for detection of exosomes--Biosensors and Bioelectronics，28 January 2017
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