新型微芯片捕获外泌体，可通过抽血更快、更灵敏地检测肺癌

密歇根大学研究人员表示，一种通过抽血诊断肺癌的新方法比以前的方法快 10 倍，灵敏度高 14 倍。

密歇根大学开发的微芯片从血浆中捕获外泌体（细胞释放的微小包裹），以识别肺癌的迹象。

外泌体曾经被认为是从细胞中排出以进行清理的垃圾，但研究人员在过去十年中发现，外泌体是含有蛋白质或 DNA 和 RNA 片段的微小包裹，对细胞之间的通讯有价值。尽管健康细胞外泌体在全身传递重要信号，但癌细胞外泌体可以通过准备组织接受信号来帮助肿瘤扩散在他们到达之前。

“癌症外泌体离开出去准备土壤。随后，癌细胞种子从肿瘤中脱落，通过血流在经过调节的土壤中种植并开始生长。”研究在日记中事情。

外泌体在包裹内部和外表面上携带蛋白质。与许多生物分子一样，这些表面蛋白是手性的，这意味着它们具有右手或左手扭曲，这使得它们以独特的方式与光相互作用。

在癌症外泌体中，表面蛋白经常发生突变，这意味着基因变化改变了组成外泌体的分子的顺序。突变巧妙地改变了蛋白质的形状，从而改变了其手性。

这些差异可以通过与扭曲或圆偏振光的相互作用来发现，这可以匹配蛋白质的扭曲。共振产生返回到光检测器的强信号。然而，这些光信号通常很弱且难以解释。此外，外泌体必须从来做这种检测。这很棘手，因为外泌体很小——只有 30 到 200 纳米（百万分之一毫米）。

为了发现它们，研究小组设计了形状像扭曲的圆盘（改编自结构在 2022 年自然研究）在中央腔中捕获外泌体。由于尺寸、形状和表面化学几乎完美匹配，这些空腔能够可靠地捕获外泌体。

对于右旋光，它们会与右旋光强烈共振，但如果入射光具有左旋光，则不会发回太多信号。这种对扭曲光的不同反应被称为。

捕获的外泌体上的蛋白质沉入腔中，可以根据其形状增强或降低返回信号的强度。金腔沿着微流控芯片的微小通道分布，捕获来自并揭示了健康研究参与者和肺癌患者提供的样本之间的不同特征。

“虽然我预计纳米颗粒的光学活性取决于蛋白质的突变，但我对它的敏感度感到惊喜。这是因为纳米颗粒在检测装置中都以相同的方式定向。”密歇根大学化学科学与工程欧文朗缪尔杰出大学教授、该研究的共同通讯作者尼古拉斯·科托夫（Nicholas Kotov）说。

这种微流控芯片被称为 CDEXO 芯片，用于外泌体的圆二色性检测，可能能够区分特定的突变，帮助医生针对显性突变的变化做出治疗决策。

研究人员预计 CDEXO 芯片将首先与传统诊断方法一起使用。随着人们对该技术的信任不断增强，该芯片可用于筛查其他癌症，以改善早期检测。

“下一步，我们希望研究大多数已知的实体瘤突变蛋白，以了解它们的光谱特征有何不同。从这里开始，我们可以推动该技术进一步增加这些光谱差异，以区分蛋白质，”Nagrath 说。