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胰腺癌是一種惡性程度很高，診斷和治療都很困難的消化道惡性腫瘤，其發病率和死亡率近年來明顯上升。更糟糕的是，胰腺癌早期並沒有明顯的徵兆，病程短且發展快。依據美國癌症協會的數據，80%的胰腺癌患者確診後生存時間不超過1年。 想要挽救更多的胰腺癌患者，除了醫療手段改進之外，還需要從早期診斷入手。如何做到及早診斷呢？近期，來自於美國生物設計Virginia G. Piper 中心個性化診斷的研究員Tony Hu帶領團隊開發了一個巧妙的方法，能夠實現胰腺癌早期診斷。他們的技術關鍵是「靈敏檢測胞外囊泡（EVs）」。 胞外囊泡是指從細胞膜脫落或者由細胞分泌的囊泡狀小體。Tony Hu教授團隊檢測的囊泡，是由腫瘤細胞分泌的。這類囊泡表面表達有一種特殊的蛋白質——EphA2，是胰腺癌的特殊標記物。他們設計出一種與EphA2蛋白結合的特定納米探針，從而精準鑒定出血液等體液中存在的由胰腺癌細胞分泌的囊泡。相關研究成果在線發表在《Nature Biomedical Engineering》期刊。 什麼是胞外囊泡？ 胞外囊泡是細胞釋放的微型版本，具有雙層膜結構，有多種類型，例如微囊泡和外泌體（exosome）。 過去，科學家們認為胞外囊泡僅僅只是細胞代謝活動中被遺棄的碎片。現在，越來越多的研究證實，囊泡促成細胞間微妙而複雜的交流網路，且在物種間具有高度保守性。此外，胞外囊泡在先天性和適應性免疫反應中也發揮著關鍵作用。更重要的是，因為攜帶有原細胞的多種蛋白、脂質、DNA等信息，可以作為多種疾病的診斷標誌物，所以一直是疾病診斷領域的研究熱點之一。 Tony Hu教授團隊靶向的囊泡就是外泌體，直徑在50-150nm之間。外泌體主要來源於細胞中內溶酶體微粒內陷形成的多囊泡體，經多囊泡體外膜與細胞膜融合后釋放到胞外基質。 胞外囊泡是癌細胞開疆拓土的「探路者」 胞外囊泡參與癌症的發生、發展。當囊泡由癌變細胞分泌而出，它們會遷移至其他組織，並修改微環境，從而創造一個有利於腫瘤遷移的生態。這種功能類似於一個新大陸的「開拓者」，促進癌細胞的增殖和擴散。也有證據表明，腫瘤細胞分泌的外泌體通過清除或者中和抗癌藥物，助長腫瘤細胞的耐藥性。 伴隨著疾病的惡化，腫瘤細胞分泌的囊泡也會增加，所以它們可以作為評估癌症發展、治療效果的有效標誌物。胰腺癌常存在耐藥性，提高疾病監測準確度是實現個性化治療的必要步驟。 此外，對胞外囊泡加深研究，有助於了解其促進癌症發展、轉移的關鍵機制，從而有望為癌症治療提供有效的靶點。 如何診斷早期胰腺癌？ 目前，胰腺癌的治療手段依然以外科手術為主，但是因為胰腺癌早期診斷困難，手術切除率低，所以常常無法根治。Hu教授表示：「胰腺癌的診斷離不開血液標誌物。它不像乳腺癌，患者會依據身體疼痛、異常增生等癥狀儘早得到診療。胰腺癌早期癥狀不明顯，所以很難在癌症早期得到確診。」 胞外囊泡能夠從多種體液中分離出來，例如唾液、尿液、血液等等。但是，常規分析胞外囊泡的方法在分離、純化過程需消耗過多時間，並不適用於臨床診斷。此外，迄今為止，尚沒有能夠精準區別腫瘤細胞分泌囊泡的生物標誌物。所以，真正的難題是：如何從多種囊泡中鑒定出與腫瘤相關的囊泡？ 為了解決這些問題，研究團隊開發了一個基於納米探針的快速檢測技術： 首先，採集少量血液樣本（約1微升），稀釋並加至感測器晶元，晶元表面覆蓋有與囊泡膜蛋白結合的抗體。隨後，與抗體結合的胞外囊泡會與抗體包被的納米探針混合，這兩種納米探針會再一次與另外兩種囊泡膜蛋白結合，其中一種就是胰腺癌特有的EphA2蛋白。只有胰腺癌細胞分泌的胞外囊泡會同時與兩種納米探針結合。最後，當兩種探針在囊泡表面親密接觸后，會引發一種耦合效應，從而發射出黃色的光信號。 胰腺癌早期診斷技術原理圖示：他們設計了兩種折射不同波長光的納米探針（綠色的球、紅色的桿），其中一個探針能夠與胰腺癌相關囊泡的表面蛋白ephA2結合，而另一個探針負責識別囊泡表面常見的蛋白質。僅僅只有胰腺癌細胞分泌的囊泡才會同時表達兩種蛋白質，從而會吸引兩種探針，最終釋放出黃色的信號。 研究團隊經過一系列試驗，確定該技術能夠檢測早期胰腺癌，且能夠從胰腺癌患者、胰腺炎患者以及健康人血液中精準篩選到癌症標誌物。雖然目前的研究依然需要光學顯微鏡檢測樣本，但是研究人員計劃開發出一款完全自動化的系統，能夠以低成本、高通量的優勢完成臨床診斷。 這一最新研究展現出廣泛的應用前景，它將胞外囊泡作為診斷疾病的切入點，通過設計不同的納米探針就可以實現不同疾病的檢測。 參考資料： 最後，小編要隆重登場了：噔噔蹬等！我就是小碼哥，小碼哥就是我↓如果你對基因相關話題感興趣或者對小碼哥本人感興趣都可以掃碼關註上方小碼哥的個人微信號聊天、聊地、聊八卦……不管聊啥我們都可以私聊~如果覺得文章不錯，請踴躍點贊吧!您的分享是我們前進最大的動力！歡迎訪問：www.jmdna.com或撥打：400-997-5889