吉大徐抒平：SERS 攜外泌體為乳腺癌早篩添新兵 | 前沿用戶報道

時間：2024-2-2 閱讀：146

　　“粉紅絲帶”作為全球乳腺癌防治活動公認標(biāo)識，用于宣傳“及早預(yù)防，及早發(fā)現(xiàn)，及早治療”這一信息。從1992年至今，粉紅絲帶已經(jīng)飄揚在世界各地。每年10月，眾多具號召力的名人都會紛紛佩戴上粉紅絲帶參與到各項活動中，警示人們重視乳腺癌早篩。

　　統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，每年有 30 余萬女性飽受乳腺癌的折磨，約 7 萬人被奪去生命。尤其是轉(zhuǎn)移性的乳腺癌(TNBC)患者的生存率非常低；如果這些患者能夠在早期得到治療和輔助化療，以三陰性乳腺癌(TNBC 的一種)患者為例，其 5 年生存率可以達到 77% ，是晚期患者 5.5 倍，可見轉(zhuǎn)移性乳腺癌的早期診斷意義重大。

　　疾病診斷的常用手段是尋找診斷標(biāo)志物，表面增強拉曼光譜技術(shù) (Surface-EnhancedRaman Spectroscopy，SERS) 是目前頗受關(guān)注的技術(shù)之一。近日，吉林大學(xué)的徐抒平教授課題組利用 SERS 技術(shù)，對比分析了不同類型乳腺癌細胞系中的 3 種外泌體蛋白(CD9、CD63 和 FAK)，這 3 種外泌體蛋白有望用于轉(zhuǎn)移性乳腺癌的早期診斷，相關(guān)文章發(fā)表在 Analytical Chemistry 上。

聚集分子有妙招，提升濃度易檢測

　　我們知道，使用 SERS 技術(shù)關(guān)鍵在于 SERS 探針信號強度，而這主要取決于電磁場熱點區(qū)域的分子數(shù)量。因而如何提升信號分子的數(shù)量成為小組的研究重點。

　　課題組先利用三種外泌體蛋白(CD63、CD9和FAK)的單克隆抗體，構(gòu)建出免疫SERS標(biāo)簽(iSERS)，而后將iSERS、免疫磁珠(iMBs)與單細胞共同包裹在微液滴內(nèi)。由于抗體親和力，iSERS 和 iMBs 有如神勇的警探，自發(fā)捕獲微液滴中的細胞分泌出的外泌體。其中，iMBs 由于 IOA 效應(yīng)*將攜帶著外泌體及其蛋白單抗的 iSERS 從液相中“抽離”出來，增加了外泌體蛋白的可檢測濃度，顯著提高單細胞水平分析的敏感性。

　　*IOA效應(yīng)：靜電驅(qū)動的界面聚集(Interfacial Oriented Aggregation，IOA)

微液滴的構(gòu)建及磁珠聚集效應(yīng)的示意圖

　　可檢測濃度的提高，意味著早期乳腺癌篩查將有跡可循?，F(xiàn)在我們可以總結(jié)一下，該研究通過免疫磁珠的聚集增加了 SERS 的熱點數(shù)量，成功檢測到的單個乳腺癌細胞中外泌體蛋白 FAK、CD9 和 CD63，可用作腫瘤診斷標(biāo)記物。

三種 iSERS 標(biāo)簽混合物的 SERS 譜。
HTP、MMTAA 和 NTP 分別代表 FAK、CD9 和 CD63，采集時間為 2s

癌癥類型要判定，蛋白表達是關(guān)鍵

　　是否患病的診斷手段已有眉目，是否具有轉(zhuǎn)移性則是下一步需要攻克的難題。課題組構(gòu)建了非轉(zhuǎn)移性 BC 細胞系 MCF-7 和轉(zhuǎn)移性 BC 細胞系 MDA-MB-231，并在單細胞水平和群體細胞平均水平上對二者的 FAK、CD9 和 CD63 三種蛋白的表達結(jié)果進行統(tǒng)計分析。

　　結(jié)果顯示，非轉(zhuǎn)移性 BC 細胞系 MCF-7 和轉(zhuǎn)移性 BC 細胞系MDA-MB-231 中外泌體蛋白 FAK 和 CD9 的表達水平有顯著差異。CD63 在兩種 BC 亞型中均為高表達。FAK 更常見于轉(zhuǎn)移性 BC 亞型(MDA-MB-231)，它的高表達突出了其在 BC 侵襲和轉(zhuǎn)移中的作用。FAK 和 CD9 在兩種 BC 亞型中的差異性表達表明，F(xiàn)AK 和 CD9 或能成為區(qū)分兩種 BC 細胞系的關(guān)鍵生物標(biāo)志物。(更多分析結(jié)果請看論文原文)

群體細胞水平的聚類熱圖

重復(fù)可靠是難點，共焦拉曼顯神功

　　在本實驗中，課題組使用拉曼光譜技術(shù)來檢測外泌體表面的標(biāo)志蛋白，這需要在短時間內(nèi)進行快速拉曼光譜采集，以獲得重復(fù)性高且可靠的光譜數(shù)據(jù)。這就對拉曼光譜儀提出了較高的要求，不僅要具備高分辨率明場成像以及共焦功能，同時還需配備多個物鏡組。HORIBA Aramis 高性能全自動拉曼光譜儀(現(xiàn)已升級為 LabRAM Odyssey 高速高分辨顯微共焦拉曼光譜儀)很好的適配了這些需求，其 20 倍聚焦物鏡的視野寬廣且成像清晰，人性化全自動智能操作大大縮短了檢測時間，便于研究人員開展即時檢測工作。