湖南白癜风医院 http://hunan.ifeng.com/a/20170705/5797804_0.shtml《背景介绍》
细胞外囊泡(EVs)是一类由细胞分泌的具有脂质双层膜包裹的“生物胶体”，携带有丰富的细胞来源分子标记物，可在各种体液（例如血液、尿液、眼泪和唾液）中循环，参与细胞间通讯和肿瘤微环境调节，影响肿瘤等疾病的发生发展，因此EVs逐渐成为“细胞代理”作为疾病诊断中重要的非侵入性标志物。尽管许多生物传感策略利用EVs表面丰富的跨膜蛋白（如CD63和CD9）设计高效的EVs检测方法，但这些广泛表达的蛋白限制了检测方法的特异性。虽然免疫磁珠和微流控技术可在一定程度上增强EVs富集的特异性和捕获能力，但在EVs检测的灵敏度方面，尤其是针对囊泡内生物标志物的高灵敏、高特异性检测，仍然是一个很大的挑战。近期，各种核酸复合物和DNA自组装结构相继用于EVs表面及囊泡内分子的高特异性超灵敏定量分析。特别是利用具有结构转换和高亲和力的DNA适配体作为EV识别受体的设计方案，可有效协同DNA自组装结构与快速响应的电信号输出特点，发展高灵敏、高特异性、微型化、低成本的EVs电学生物传感器满足实际应用。
鉴于此，广西医科大学*教授课题组在前期相关研究工作基础上，撰写了核酸介导的EVs生物标志物电学检测的综述，重点总结了电化学、场效应晶体管（FET）和仿生纳米通道传感方法检测EVs生物标志物的最新研究进展，深入讨论了核酸分子如何利用自组装、易修饰等特性调控生物传感界面性能，从而影响EVs相关生物标志物的精准检测。总之，该综述旨在从核酸探针的电信号角度为基于EVs的疾病诊断和个体化医疗提供新思路。相关成果以“Advancesinnucleicacids-scaffoldedelectricalsensingofextracellularvesiclebiomarkers”为题发表在国际化学权威杂志TrACTrendsinAnalyticalChemistry上（DOI:10./j.trac..）。
研究的主要内容
该综述总结了近年来基于核酸介导的电化学、场效应晶体管（FET）和生物仿生纳米通道方法在EVs生物标志物检测方面的研究进展。其中，在重点介绍了电化学方法，并分别深入阐述了EV表面生物标志物检测和EV囊泡内分子标志物分析策略。
1.核酸介导的电化学传感器用于EV检测
1.1EV表面生物标志物的检测
鉴于EVs的体积小、意义大，迫切需要开发高灵敏的方法来揭示其表面异质性进行疾病诊断。尽管金标准方法，如蛋白质印迹法(WB)和酶联免疫吸附测定法(ELISA)，已广泛用于EV表面蛋白检测。但在实际应用中，常受到样品体积消耗大、灵敏度低、分析时间长以及难以实现原位分析等挑战的限制。为了解决这些问题，本文提出了超灵敏策略，即利用1维（1D）到3D的DNA纳米结构探针和微流控策略，实现对EVs的超灵敏检测。
1.1.11D至3D捕获探针
图1.基于1D-3D探针的EVs检测
（来源：TrACTrendsinAnalyticalChemistry）
1.1.2DNA步行器
图2.基于DNA步行器的无捕获策略用于EVs检测
（来源：TrACTrendsinAnalyticalChemistry）
1.1.3集成微流控
图3.DNA介导的微流控电化学(e-Micro)传感器检测EVs
（来源：TrACTrendsinAnalyticalChemistry）
1.2.EV囊泡内分子检测
除了表面蛋白外，EVs囊泡内还装载了许多细胞来源分子，例如核酸，尤其是微小RNA(miRNA)。这些封装在EV中的RNA通过细胞间传递调控细胞信号传导。相关研究表明，这些囊泡内核酸与肿瘤发展和转移高度相关。因此，精确检测这些潜在的生物标志物有望实现癌症等疾病的无创诊断。本节概述了EV-RNA（miRNAs和mRNA）的电化学分析，重点阐述了不同核酸类型的捕获探针（如DNA、LNA和PNA）对高灵敏、高特异性miRNA检测的影响。
图4.外泌体miRNAs(Exo-miRs)的电化学检测
（来源：TrACTrendsinAnalyticalChemistry）
2.DNA介导的FET传感器用于EV的检测
除了以上重点介绍的电化学分析策略，该综述还讨论了DNA介导的FET电子传感用于EV颗粒和Exo-miRs的检测。
图5.核酸介导的电子传感器用于EV标志物检测
（来源：TrACTrendsinAnalyticalChemistry）
3.PNA介导的纳米通道传感器用于EV-miRNA的检测
鉴于仿生纳米通道传感器的诸多优点（如免标记、快速、灵敏等），它可作为生物样本理想的检测平台。该部分讨论了PNA介导的纳米通道生物传感器用于EV-miRNA的高灵敏、高特异性检测的优势。
小结
尽管核酸探针介导的电学传感技术已取得了显著进展，但如何将EV传感技术用于医学研究实际仍然是亟待解决的问题。虽然当前针对EV的电学检测技术中，在EV的多组分分析、EV的高特异性分离及EV的原位检测等方面仍然存在挑战，然而微型化的高通量阵列系统、合理的物理捕获结构与多价探针设计、基于脂质体膜融合的原位分析法等都有望解决这些难题。特别是新一代电学传感器的开发与级联信号放大和多尺度界面工程化分析技术的结合，将推动EV液体活检平台和个性化诊疗技术的快速发展。
该文章通讯作者为广西医科大学*教授。该研究工作得到了国家自然科学基金以及广西自然科学基金等项目的资助。
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