腫瘤細胞外囊泡DNA分子邏輯運算研究獲進展

　　近日，中國科學院國家納米科學中心孫佳姝課題組與上海交通大學教授韓達課題組、中國人民解放軍總醫院第五醫學中心教授張少華合作，在腫瘤細胞外囊泡DNA分子邏輯運算與乳腺癌分子分型研究方面取得進展。相關研究成果以Molecular Identification of Tumor-Derived Extracellular Vesicles Using Thermophoresis-Mediated DNA Computation為題，在線發表在《美國化學會志》上。

　　細胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）是由細胞分泌的含有蛋白質與核酸等生物大分子的納米尺度（30-1000 nm）脂質囊泡，通過運輸活性分子參與細胞通訊，是腫瘤液體活檢的重要靶標之一。孫佳姝課題組致力于高靈敏、高特異的EV分子標志物檢測研究，提出了微流控熱泳EV測量新理念。針對EV尺寸小、分離難、分子識別效率低等問題，構建了微流控熱泳適體檢測平臺，實現了均相介質中EV的快速高效（>1400倍）富集與表面蛋白圖譜高靈敏測量，并用于癌癥早期診斷和分類（Nature Biomedical Engineering 2019, 3, 183-193）。針對EV內microRNA含量少，檢測靈敏度低等問題，構建了球形核酸分子探針（nanoflare），結合微流控熱泳測量平臺，實現了0.5微升血清樣本中EV microRNA的高靈敏檢測，并用于ER+乳腺癌的早期診斷（Journal of the American Chemical Society 2020, 142, 4996-5001）。

　　分子邏輯運算的快速發展為單生物顆粒水平多種標志物同時測量提供了新思路。該研究選取泛腫瘤蛋白標志物EpCAM和乳腺癌標志物HER2作為輸入信號（Input），構建DNA分子邏輯門（AND），利用雜交鏈式反應（hybridization chain reaction，HCR）和微流控熱泳匯聚放大輸出信號（Output），實現了乳腺癌腫瘤EV（HER2+，EpCAM+）的高靈敏精準檢測。臨床乳腺癌病人血清樣本檢測結果顯示，HER2+，EpCAM+ EV可以提供更豐富準確的腫瘤信息，并用于乳腺癌精準診斷與HER2分子分型。該方法為基于EV的腫瘤液體活檢提供了新工具。

　　國家納米科學中心博士研究生李宜珂、鄧瑾琦為論文的第一作者，韓達、張少華、孫佳姝為論文通訊作者。研究工作獲得國家杰出青年科學基金、國家自然科學基金重大研究計劃，以及中科院基礎前沿科學研究計劃和科研儀器設備研制項目等的資助。

　　論文鏈接 

基于DNA分子邏輯運算與熱泳富集的腫瘤細胞外囊泡精準測量