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Anal Chem | 中国医科大学方瑾/李婉明团队:构建新型核酸适配体分子信标用于结直肠癌患者CTC和外泌体的同时检测分析

液体活检作为一种非侵入性检测技术具有显著的优点,包括可在疾病早期取样获取信息,可无创性重复采样,便于实时和动态监测疾病进程及治疗反应等。液体活检最常见的分析对象有循环肿瘤细胞(CTCs),循环肿瘤DNA、microRNA和外泌体等。其中CTC可以提供完整的细胞信息,被认为是肿瘤转移的预测标记物。外泌体是直径为30-150 nm的脂质双层膜囊泡,包含各种具有生物活性的分子,并参与癌症的发生和发展,已成为预测癌症的生物标志物。然而,由于缺乏针对液体活检成分的特异性标志物,很大程度上阻碍了CTC及外泌体在临床上的应用。
近日,中国医科大学方瑾教授团队设计了一种基于核酸适配体的分子信标MAB-W3-3G,能够同时特异性的检测肿瘤患者血液中的CTC和外泌体,该研究成果以“Novel Molecular Aptamer Beacon for the Specific Simultaneous Analysis of Circulating Tumor Cells and Exosomes of Colorectal Cancer Patients”为题发表在国际知名学术期刊Analytical Chemistry杂志上(2022 Dec 30. doi: 10.1021/acs.analchem.2c04017)。文章的第一作者为中国医科大学硕士研究生鲁妍兵,通讯作者为中国医科大学方瑾教授与李婉明副教授。

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该研究在方瑾教授团队前期利用Cell-SELEX技术筛选获得的靶向转移性结直肠癌(CRC)适配体W3的基础上,构建了一种新型的核酸适配体分子信标MAB-W3-3G,既具有核酸适配体的靶向功能,又具有分子信标的优良荧光标记特性。首次提出并实现了针对两个液体活检成分的同时特异性检测。研究结果证实MAB-W3-3G保留了核酸适配体W3的特点,对转移性肿瘤细胞具有高亲和力和高特异性,并具有良好的温度耐受能力和血浆稳定性。在无需进行任何样本前处理的情况下,MAB-W3-3G不仅对临床患者外周血中的CTC实现靶向成像分析,而且对临床患者血浆中的外泌体进行高灵敏度定量检测分析;重要的是,这两种检测无需任何常规洗涤步骤,一步操作即可完成。
研究中,利用MAB-W3-3G分别检测了14例健康人和28例CRC患者外周血中的W3靶标阳性CTC,结果显示14例健康人中均未检测到CTC,而75%CRC患者检测到阳性CTC(21/28),值得注意的是,转移性CRC患者的阳性CTC数量明显高于非转移性CRC患者(p<0.01),提示基于MAB-W3-3G标记的阳性CTC可作为CRC转移的预测因子。同时,利用MAB-W3-3G定量检测了32例健康人和32例CRC患者血浆样本中W3阳性外泌体的含量,结果显示CRC患者血浆的荧光信号强度远远高于健康人(p<0.0001),表明MAB-W3-3G标记的阳性外泌体有望作为CRC诊断和预测的标志物。对8例患者外周血样本进行了CTC和外泌体的同时检测,证实基于MAB-W3-3G的CTC和外泌体同时检测具有更精确的预测CRC进展和转移的能力。
总之,MAB-W3-3G能够以简单的操作、快速的分析和高特异性的方式检测肿瘤患者血液样本中的CTC和外泌体,为预测CRC提供了有效的液体活检新方法。

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图1(A)核酸适配体分子信标的工作示意图,(B)MAB-W3-3G检测外泌体和CTC的工作示意图
参考文献:
Novel Molecular Aptamer Beacon for the Specific Simultaneous Analysis of Circulating Tumor Cells and Exosomes of Colorectal Cancer Patients, Anal Chem. 2022 Dec 30. doi: 10.1021/acs.analchem.2c04017.

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