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Nature子刊:从血浆中快速分析肿瘤EVs的集成磁电化学装置

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发表于 2021-7-8 18:14:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Johnny 于 2021-7-8 18:20 编辑

Nature子刊:一种用于从血浆中快速分析肿瘤细胞外囊泡的集成磁电化学装置
通过分析循环细胞外囊泡 (EV) 上的生物标志物进行癌症诊断具有多方面不足,通常包括冗长的样本处理、有限的通量或灵敏度不足,或者未使用经临床验证的生物标志物。哈佛医学院的研究人员在Nature Biomedical Engineering杂志发表文章,报告了96孔检测的开发和性能,该检测将抗体包被的磁珠富集EV与酶促扩增后EV结合蛋白的电化学检测相结合,总检测时间不到一小时。通过结合结直肠癌 (CRC) 临床相关肿瘤生物标志物(EGFR、EpCAM、CD24和GPA33)的抗体检测,研究对来自102名CRC患者和40名非CRC对照的血浆样本进行了分类,准确度超过96%;前瞻性地评估了90名患者的队列,通过肿瘤EV的负担预测五年无病生存情况;并纵向分析了11名患者的血浆,这些患者的EV负担在手术后下降,复发时增加。用于检测血浆EV中肿瘤生物标志物组合的快速分析可能有助于癌症检测和患者监测。


循环生物标志物的评估,也称为液体活检,是一种通过重复但微创采样获取患者肿瘤分子信息的新兴方法。这种评估的一个吸引人的靶标是细胞外囊泡 (EV)——即细胞分泌的膜颗粒。除了普遍丰富和稳定之外,据报道EV还携带母细胞的生物分子(如蛋白质、核酸和脂质)。特别是对肿瘤衍生的EV的分析在揭示肿瘤的动态状态方面具有相当大的潜力,从而改善当前的癌症诊断。然而,建立临床EV测试面临几个技术挑战,即(1)费力的手动样品制备;(2) 现有工具的灵敏度和通量有限; (3) 测试设备或分析(如测序)的高成本。简而言之,为了使EV诊断在临床上有用,需要用于EV分离和分子分析的新综合方法,理想情况下是适合高通量操作的方法。分析大型临床样本以建立可靠的EV生物标志物基线对于疾病状态同样重要。


用于临床EV分析的HiMeX方法


该研究报告了一种临床上可采用的高通量EV分析技术的发展,称为高通量集成磁电化学细胞外囊泡 (HiMEX)。该技术通过将EV富集和电化学检测相结合,简化了EV分析,从而可以直接从临床样本中进行EV蛋白分析;总分析时间少于1小时(96孔格式),并且从所有 (96) 个检测探针中并行读出分析信号。然后将HiMEX应用于临床样本的分析,并展示了HiMEX的实际优势。具体而言,该研究分析了102名接受手术和化疗的结直肠癌 (CRC) 患者以及40名非CRC对照(即健康志愿者或患有阑尾炎或小肠内疝等非CRC疾病的患者)的血液样本(总共n = 142)。HiMEX分析揭示了EV在CRC管理方面的多种潜力。

(1) 循环中存在反映亲本肿瘤关键蛋白质特征的EV,检测此类CRC衍生的 EV(CRC-EV)可实现高度准确的癌症诊断(总体准确率>96%)。

(2) CRC-EVs 的连续变化可能与患者的治疗反应有关。值得注意的是,治愈性手术后所有患者的CRC-EV水平均下降,但随着肿瘤复发,从每位患者的基线值反弹。

(3)术前CRC-EV水平与患者的五年无病生存率(DFS)显著相关(n = 90),有效地将患者分为高危组和低危组。这些结果对及时、更有依据的癌症护理具有影响,并扩大了EV在 CRC诊断、复发监测和预后方面的临床效用。


HiMeX检测优化和表征



用于CRC检测的EV分析



CRC诊断的前瞻性队列分析


CRC患者纵向样本的HiMeX分析


参考文献:
ParkJ, Park JS, Huang CH, Jo A, Cook K, Wang R, Lin HY, Van Deun J, Li H, Min J,Wang L, Yoon G, Carter BS, Balaj L, Choi GS, Castro CM, Weissleder R, Lee H. An integrated magneto-electrochemical device for the rapid profiling of tumourextracellular vesicles from blood plasma. Nat Biomed Eng.2021 Jun 28. PMID: 34183802.

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