课题组合作工作丨JACS丨肿瘤细胞外囊泡DNA分子逻辑运算与乳腺癌分子分型

近日，课题组作为合作单位参与的研究成果“Molecular Identification of Tumor-Derived Extracellular Vesicles Using Thermophoresis-Mediated DNA Computation”于 2021年1月在线发表于《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc. 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c12016）。该研究由国家纳米科学中心孙佳姝研究员课题组、上海交通大学韩达课题组、中国人民解放军总医院第五医学中心张少华教授合作，在肿瘤细胞外囊泡DNA分子逻辑运算与乳腺癌分子分型研究方面取得重要进展。

 

图：基于DNA分子逻辑运算与热泳富集的肿瘤细胞外囊泡精准测量。

细胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）是肿瘤液体活检的重要靶标之一。前期，孙佳姝课题组致力于高灵敏、高特异的EV分子标志物检测研究，构建了微流控热泳适体监测平台，实现了EV高效富集和蛋白图谱高灵敏检测，并用于癌症早期诊断和分类（Nat. Biomed. Eng. 219, 3, 183-193），并针对EV内miRNA构建了球形核酸分子探针，结合微流控热泳测量平台，实现0.5微升血清样本中EV miRNA高灵敏检测，并用于ER+乳腺癌的早期诊断（JACS 2020, 142, 4996-5001）。韩达课题组在之前的工作中，在细胞膜上构建了多核酸适体的逻辑门装置，实现4种相似肿瘤细胞的精确识别和分离（JACS 2019, 141, 12738-12743），利用滚换扩增技术进行信号放大，进一步提高了细胞识别的特异性和灵敏度，成功应用于临床急性白血病样本中肿瘤细胞亚型的检测（Angew. Chem. 2020, 59, 23564-23568）。

基于前期研究基础，本研究选取泛肿瘤蛋白标志物EpCAM和乳腺癌标志物HER2作为输入信号（Input），构建DNA分子逻辑门（AND），利用杂交链式反应（hybridization chain reaction，HCR）和微流控热泳汇聚放大输出信号（Output），实现了乳腺癌肿瘤EV（HER2+，EpCAM+）的高灵敏精准检测。临床乳腺癌病人血清样本检测结果显示，HER2+，EpCAM+ EV可以提供更丰富准确的肿瘤信息，并用于乳腺癌精准诊断与HER2分子分型。该方法为基于EV的肿瘤液体活检提供了新工具。

论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12016