液體活檢目前已成為一種廣受歡迎的疾病診斷技術(shù)，因?yàn)樗峁┝藢?shí)時、動態(tài)和全面的信息，可以緩解組織活檢面臨的困境。miRNA已被證明是液體活檢中很有前途的生物標(biāo)志物，但在提供簡單靈敏的分析方法方面存在不足。此外，非常有必要檢測多種標(biāo)志物miRNA和作為內(nèi)源性控制的miRNA，以提高診斷的敏感度和靈敏度，并減少由個體生理差異和技術(shù)差異導(dǎo)致的miRNA表達(dá)水平的偏差。因此，有必要進(jìn)一步開發(fā)用于快速診斷的無擴(kuò)增樣品分析的高靈敏度和多組分分析方法。

近期，四川大學(xué)呂弋教授課題組報道了一種基于單納米顆粒計數(shù)的液體活檢分析方法，結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICPMS）準(zhǔn)確性好、分辨率高和多元素同時分析的特點(diǎn)，通過同時檢測多種miRNA，可實(shí)現(xiàn)乳腺癌診斷。相關(guān)成果以“Single NanoparticleCounting-Based Liquid Biopsy for Cancer Diagnosis”為題發(fā)表在國際化學(xué)權(quán)威雜志Analytical Chemistry上。

在該研究中，研究人員通過共價結(jié)合預(yù)先制備的探針與含有靶miRNA的血清提取物一起加入錨定有三種捕獲DNA的磁珠。功能化的磁珠充當(dāng)捕獲底物與靶標(biāo)和探針形成夾心結(jié)構(gòu)。磁分離后，將在上清液中游離的未參與反應(yīng)的探針引入ICPMS進(jìn)行單顆粒計數(shù)分析，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)miRNA的準(zhǔn)確定量（圖1）。該方法具有對三組分癌癥標(biāo)志物同時定量的能力，顯示出良好的選擇性和特異性，不利用額外的核酸擴(kuò)增手段就能夠獲得優(yōu)異的靈敏度（圖2）。為評估方法的應(yīng)用潛力，研究人員檢測了人血清樣本中的miRNA、miR-21和miR-155的相對表達(dá)表現(xiàn)出良好的鑒定性能。通過組合miR-21和miR-155，可以達(dá)到更高的靈敏度和特異性，證明該策略在乳腺癌診斷中的有希望的臨床應(yīng)用（圖3）。

圖1 基于單個納米顆粒計數(shù)的液體活檢用于癌癥診斷

圖2 （a）計數(shù)平臺的選擇性；（b）該方法對miR-21、miR-155和miR-16同源序列的特異性；（c）同時檢測多重miRNA的校準(zhǔn)曲線。

圖3 通過計數(shù)平臺從健康人（n=14）和乳腺癌患者（n=14）獲得的miRNA濃度（a）和相對表達(dá)（b）的散點(diǎn)圖；（c）miR-21、miR-155和miR-21和miR-155組合的ROC曲線。

綜上所述，該研究首次建立了一種基于單納米顆粒計數(shù)的液體活檢方法，可用于同時檢測多個miRNA，并實(shí)現(xiàn)了癌癥診斷。鑒于該策略規(guī)避了繁瑣的洗滌過程，比傳統(tǒng)的夾心分析操作更友好，并且在不使用核酸擴(kuò)增技術(shù)的情況下實(shí)現(xiàn)了amol水平的檢測限。通過內(nèi)源性對照的標(biāo)準(zhǔn)化，有效地實(shí)現(xiàn)了乳腺癌的預(yù)測，miR-21和miR-155的組合可以作為早期診斷中更敏感和特異性的生物標(biāo)志物，顯示出廣闊的臨床應(yīng)用前景。此外，該策略可以通過采用其他納米顆粒進(jìn)一步擴(kuò)大其通量。

論文鏈接： https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c03367

審核編輯 ：李倩