新型微晶片捕獲外泌體，可透過抽血更快、更靈敏地檢測肺癌

密西根大學研究人員表示，一種透過抽血診斷肺癌的新方法比以前的方法快 10 倍，靈敏度高 14 倍。

密西根大學開發的微晶片可以捕獲血漿中的外泌體（細胞釋放的微小包裹）來識別肺癌的跡象。

外泌體曾經被認為是從細胞中排出以進行清理的垃圾，但研究人員在過去十年中發現，外泌體是含有蛋白質或DNA 和RNA 片段的微小包裹，對細胞之間的通訊有價值。儘管健康細胞外泌體在全身傳遞重要訊號，但癌細胞外泌體可以透過準備組織接受訊號來幫助腫瘤擴散在他們到達之前。

「癌症外泌體離開出去準備土壤。隨後，癌細胞種子從腫瘤中脫落，透過血流在經過調節的土壤中種植並開始生長。研究在日記中事。

外泌體在包裹內部和外表面上攜帶蛋白質。與許多生物分子一樣，這些表面蛋白是手性的——這意味著它們有右手或左手扭曲——這使得它們以獨特的方式與光相互作用。

在癌症外泌體中，表面蛋白經常發生突變，這意味著基因變化改變了組成外泌體的分子的順序。突變巧妙地改變了蛋白質的形狀，從而改變了其手性。

這些差異可以透過與扭曲或圓偏振光的相互作用來發現，這可以與蛋白質的扭曲相匹配。共振產生返回到光檢測器的強訊號。然而，這些光訊號通常很弱且難以解釋。此外，外泌體必須從來做這種檢測。這很棘手，因為外泌體很小——只有 30 到 200 奈米（百萬分之一毫米）。

為了發現它們，研究小組設計了形狀像扭曲的圓盤（改編自結構在 2022 年自然研究）在中央腔中捕獲外泌體。由於尺寸、形狀和表面化學幾乎完美匹配，這些空腔能夠可靠地捕捉外泌體。

對於右旋光，它們會與右旋光強烈共振，但如果入射光具有左旋光，則不會發回太多訊號。這種對扭曲光的不同反應稱為。

捕獲的外泌體上的蛋白質沉入腔中，可以根據其形狀增強或降低返回訊號的強度。金腔沿著微流控晶片的微小通道分佈，捕獲來自並揭示了健康研究參與者和肺癌患者提供的樣本之間的不同特徵。

「雖然我預期奈米顆粒的光學活性取決於蛋白質的突變，但我對它的敏感度感到驚訝。這是因為奈米顆粒在檢測裝置中都以相同的方式定向。」密西根大學化學科學與工程歐文朗繆爾傑出大學教授、該研究的共同通訊作者尼古拉斯·科托夫（Nicholas Kotov）說。

這種微流控晶片被稱為 CDEXO 晶片，用於外泌體的圓二色性檢測，可能能夠區分特定的突變，幫助醫生針對顯性突變的變化做出治療決策。

研究人員預計 CDEXO 晶片將首先與傳統診斷方法一起使用。隨著人們對該技術的信任不斷增強，該晶片可用於篩檢其他癌症，以改善早期檢測。

「下一步，我們希望研究大多數已知的實體瘤突變蛋白，以了解它們的光譜特徵有何不同。從這裡開始，我們可以推動該技術進一步增加這些光譜差異，以區分蛋白質，」Nagrath 說。