湖南大学：通过双金纳米颗粒辅助信号放大的表面等离子共振直接定量癌外泌体

2019 年 4 月 23 日 外泌体之家

外泌体是纳米尺寸的细胞外囊泡，其尺寸范围为30 nm至150 nm，其通过多泡体与质膜的融合从细胞中释放。外泌体携带许多其来源的细胞的分子，包括跨膜蛋白CD63、脂质和一系列核酸。由于它们在细胞-细胞通讯、癌症转移和液体活组织检查中作为转运体的关键作用，这些肿瘤衍生的外泌体为早期肿瘤诊断和疾病监测提供了有希望的生物标记资源，而无需侵入性地进入肿瘤。

虽然有许多技术可用于外泌体的定性分析，但使用外泌体的生物标志物研究仍然具有挑战性。电子显微镜可以提供关于外泌体的大小和形态的信息，但是这种方法不能有效地提供定量信息，因为在脱水和包埋过程中外泌体丢失。基于免疫亲和的方法，例如酶联免疫吸附测定（ELISA），可以鉴定用于外泌体检测的外泌体蛋白的典型标记。然而，这些方法需要昂贵的标记并且灵敏度不佳，利用直接粒子计数的方法已经变得流行。例如，纳米粒子追踪分析（NTA）成为通过液体悬浮液中的光散射对外泌体进行计数和分选的理想工具。不幸的是，该方法对于外泌体浓度测量具有有限的工作范围（每毫升10⁶至10⁹个外泌体），并且它无法鉴定在存在特异性外泌体标记物的情况下明确定义的外泌体亚群。也有其他新方法的报道，例如微流体、电分析测定、表面增强拉曼散射（SERS）、悬臂阵列传感器、表面等离子体共振（SPR）和质谱。通常，这些方法中的大多数使用对外泌体表面蛋白特异的抗体。虽然特异但抗体价格昂贵，不能通过化学方法生产，需要苛刻的储存条件，并且当用于治疗应用时可能干扰免疫原性。

注：表面等离子共振（SPR）是一种光学现象，可被用来实时跟踪在天然状态下生物分子间的相互作用。这种方法对生物分子无任何损伤，且不需任何标记物。

适体是特异性寡核苷酸分子。作为用于靶向识别的抗体的有前途和有效的替代物，这些“化学抗体”对特定靶标表现出优异的特异性和结合亲和力。此外，适体不太可能引起不良免疫反应。有研究报道用适体检测外泌体的电化学策略。在外泌体的存在下，外泌体用亚甲蓝替换探测链并引起电化学信号改变。此外，利用CD63特异性适体的比色适体传感器为外泌体分析提供了可见且低成本的方法。还有报道介绍了一种多重电化学传感器，用于基于金属纳米颗粒的循环外泌体检测。此外，有研究开发了一种用于多种癌症外泌体检测的SERS方法。鉴于疾病早期外泌体的浓度极低，需要高灵敏度的外泌体检测方法。有研究报道了一种灵敏的电化学方法，用人工核苷酸定量肿瘤来源的外泌体。但是这种含人核蛋白酶的适体较昂贵，并且难以合成。因此，有必要开发用于外泌体分析的灵敏适体传感器。

来自湖南大学生物纳米与分子工程湖南省重点实验的王柯敏教授团队在近期的Biosens Bioelectron杂志上发表文章，报道了用于直接和灵敏检测外泌体的基于适体的SPR传感器。

通过直接测量单金纳米颗粒（AuNP）扩增的SPR适体传感器和双AuNP扩增的SPR适体传感器分别检测靶外泌体

首先，用捕获DNA功能化Au膜，并通过直接测量检测靶外泌体。然后加入适体/ T30连接的AuNP，并通过单个AuNP扩增的SPR适体传感器检测靶外泌体。最后，通过两个互补序列（T30和A30）的杂交，可以在适体/ T30连接的AuNP上捕获A30包被的AuNP，并且通过双AuNP扩增的SPR适体传感器检测靶外泌体。进行AuNP辅助的信号放大，检测低浓度的外泌体。该方法为灵敏外泌体检测提供了有效途径，是生物学和临床研究中应用的有前途的技术。

参考文献：WangQ, Zou L, Yang X, Liu X, Nie W, Zheng Y, Cheng Q, Wang K. Direct quantification of cancerous exosomes via surface plasmon resonance with dual gold nanoparticle-assisted signal amplification. Biosens Bioelectron. 2019 Apr doi: 10.1016/j.bios.2019.04.013. [Epub ahead of print]