基于声流体分离唾液外泌体的液体活检技术有望在早期检测口咽癌
口腔后部和咽喉上部的癌症通常只能在晚期被发现，部分原因是由于这些位置隐蔽，在常规临床检查中难以看见。 Elsevier出版集团旗下的《Journal of Molecular Diagnostics》杂志上的一份研究描述了一项基于声流体技术的液体活检应用，开发了一种新的非侵入性方法，可以分析唾液中是否存在人类乳头瘤病毒（HPV）-16 DNA，HPV与口咽癌（oropharyngeal cancers，OPCs）致病密切相关。这项利用唾液检测OPC的新技术在40％的疑似患者和80％的确诊OPC患者中成功实验。
“OPC每年在全球范围内的发病约为115,000例，由于与HPV相关疾病的发病率增加，OPC成为了在西方国家上升最快的癌症类型之一，尤其是在年轻患者中。开发新的OPC监测方法以改善OPC的早期发现和结果预测是至关重要的。”美国杜克大学机械工程与材料科学系Tony Jun Huang博士解释说。
Huang博士补充说：“考虑到这些因素，通过我们的声流体平台成功地从唾液外泌体中检测出HPV具有明显的优势，包括早期发现、风险评估和筛查。”该技术还可以帮助医生预测哪些患者将对放射治疗产生良好的反应或获得更长的无进展生存期。
外泌体是微小的微泡，起源于分泌到体液中的细胞内。外泌体在细胞间通讯中起作用，并且其数量的增加与许多类型的癌症发生有关。声流体技术是融合声学和微流体技术的先进技术。使用微小的声流芯片分析液体样品，该芯片依据粒子大小去除不需要的颗粒并分离出唾液外泌体，从而留下富含外泌体的浓缩样品，从而更易于检测肿瘤特异性生物标志物。
在这项研究中，研究人员使用传统方法分析了10例确诊为HPV-OPC的患者的唾液样本。他们发现，与液滴数字PCR结合使用时，该技术可在80％的病例中鉴定出肿瘤生物标记物HPV-16 DNA。由于此方法与唾液粘度和所用采集方法的变化而引起的样品变异性无关，因此对于临床实践而言，唾液外泌体可以是理想的选择。
图：用于唾液外泌体分离的声流体装置示意图。A：该设备具有两个模块，分别使用20 MHz和40 MHz表面声波（SAW）进行微米和亚微米级颗粒分离。 B：集成的声流体装置的光学图像。 C：在每个模块中都发生基于大小的颗粒分离。由于SAW场引起了声辐射力（Fr）和流体（Fd）阻力，大颗粒被分离到鞘液流，而较小的颗粒保留在主样品流中。 Huang博士强调了该技术的一些优势，包括自动和快速的外泌体分离（不到五分钟的处理时间，而使用普通外泌体分离技术的处理时间约为八小时）。同时该技术可以以相对较低的成本并在特定时间点进行分析。而且，与传统的活检不同，该方法适用于重复和连续监测肿瘤的进展和治疗。
Huang博士评论说：“凭借这些功能，声流体技术有可能大大超过当前的行业标准，解决该领域尚未满足的需求，帮助加快与外泌体相关的生物医学研究，并帮助发现新的外泌体生物标志物。” 美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的David T.W.研究员说：“唾液外泌体液体活检是OPC的一种有效的早期发现和风险评估方法。声流体分离技术提供了一种快速、生物相容、高产率、高纯度、无标记的方法，用于从唾液中分离外泌体。”据研究人员称，该技术还可用于分析其他生物流体，例如血液、尿液和血浆。
这项研究是由杜克大学、加州大学洛杉矶分校和英国伯明翰大学之间的国际合作成果。英国伯明翰大学Hisham Mehanna教授说：“该研究结果证明了跨学科研究和国际合作的力量。”
参考文献：Wang Z et al. (2019) Acoustofluidic Salivary Exosome Isolation. J of Mol Diag [Epub ahead of press].
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