肿瘤细胞外囊泡DNA分子逻辑运算与乳腺癌分子分型研究获进展学术资讯

近日，中国科学院国家纳米科学中心孙佳姝课题组与上海交通大学教授韩达课题组、中国人民解放军总医院第五医学中心教授张少华合作，在肿瘤细胞外囊泡DNA分子逻辑运算与乳腺癌分子分型研究方面取得进展。相关研究成果以Molecular Identification of Tumor-Derived Extracellular Vesicles Using Thermophoresis-Mediated DNA Computation为题，在线发表在《美国化学会志》上。

细胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）是由细胞分泌的含有蛋白质与核酸等生物大分子的纳米尺度（30-1000 nm）脂质囊泡，通过运输活性分子参与细胞通讯，是肿瘤液体活检的重要靶标之一。孙佳姝课题组致力于高灵敏、高特异的EV分子标志物检测研究，提出了微流控热泳EV测量新理念。针对EV尺寸小、分离难、分子识别效率低等问题，构建了微流控热泳适体检测平台，实现了均相介质中EV的快速高效（>1400倍）富集与表面蛋白图谱高灵敏测量，并用于癌症早期诊断和分类（Nature Biomedical Engineering 2019, 3, 183-193）。针对EV内microRNA含量少，检测灵敏度低等问题，构建了球形核酸分子探针（nanoflare），结合微流控热泳测量平台，实现了0.5微升血清样本中EV microRNA的高灵敏检测，并用于ER+乳腺癌的早期诊断（Journal of the American Chemical Society 2020, 142, 4996-5001）。

分子逻辑运算的快速发展为单生物颗粒水平多种标志物同时测量提供了新思路。该研究选取泛肿瘤蛋白标志物EpCAM和乳腺癌标志物HER2作为输入信号（Input），构建DNA分子逻辑门（AND），利用杂交链式反应（hybridization chain reaction，HCR）和微流控热泳汇聚放大输出信号（Output），实现了乳腺癌肿瘤EV（HER2+，EpCAM+）的高灵敏精准检测。临床乳腺癌病人血清样本检测结果显示，HER2+，EpCAM+ EV可以提供更丰富准确的肿瘤信息，并用于乳腺癌精准诊断与HER2分子分型。该方法为基于EV的肿瘤液体活检提供了新工具。

国家纳米科学中心博士研究生李宜珂、邓瑾琦为论文的第一作者，韩达、张少华、孙佳姝为论文通讯作者。研究工作获得国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重大研究计划，以及中科院基础前沿科学研究计划和科研仪器设备研制项目等的资助。