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VIDEO: 在將尿液樣品引入裝置之后，細(xì)胞外膜泡被靜電力通過(guò)納米基底捕獲。miRNAs可以直接從基材中提取。

以名古屋大學(xué)為中心的研究人員開(kāi)發(fā)了一種納米線器件，能夠檢測(cè)可能涉及癌癥的微觀尿標(biāo)記物。

日本名古屋——細(xì)胞通過(guò)許多不同的機(jī)制相互溝通。其中一些機(jī)制是眾所周知的，例如，在動(dòng)物中，掠奪性威脅可以驅(qū)使釋放去甲腎上腺素，這是一種通過(guò)血液傳播的激素，觸發(fā)心臟和肌肉細(xì)胞發(fā)起“戰(zhàn)斗或逃跑”的反應(yīng)。

胞外囊泡（EV）是一種不太為人熟知的細(xì)胞間溝通模式。EV可以被認(rèn)為是一個(gè)細(xì)胞的小塊，能夠脫離細(xì)胞并在整個(gè)身體內(nèi)循環(huán)，以將信使貨物運(yùn)送到其他細(xì)胞。這些使者已經(jīng)越來(lái)越被認(rèn)為是細(xì)胞間通訊的重要媒介。

在Science Advances報(bào)道的一項(xiàng)新研究中，以名古屋大學(xué)為中心的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型醫(yī)療設(shè)備，可以有效捕獲這些EV，并有可能利用它們來(lái)篩選癌癥。

主要作者Takao Yasui解釋說(shuō)：“EV可能成為臨床標(biāo)志物，EV中所含分子的組成可能為某些疾病提供診斷標(biāo)志。任何領(lǐng)域的醫(yī)生面臨的挑戰(zhàn)是找到一種非侵入性的診斷工具，使他們能夠定期監(jiān)測(cè)病人，例如簡(jiǎn)單的尿液檢測(cè)。”

在眾多分子中，EV中含有miRNA，它們是在正常細(xì)胞生物學(xué)中扮演不同角色的短片段核糖核酸。重要的是，尿液中某些微小RNA的存在可能會(huì)成為膀胱癌和前列腺癌等嚴(yán)重疾病的標(biāo)志物。雖然這種重要的理論上可以幫助醫(yī)生進(jìn)行癌癥診斷，但仍然有許多技術(shù)障礙需要克服。其中一個(gè)重要障礙就是，找到一個(gè)可行的方法來(lái)捕獲足夠數(shù)量的EV在常規(guī)臨床環(huán)境中進(jìn)行分析。

圖：納米線誘導(dǎo)的靜電收集尿EV，然后就地提取EV內(nèi)含的miRNA。（A）使用納米線錨定的微流體裝置用于尿液EV收集和原位提取尿液EV包封的miRNA的示意圖。（B）示意圖（灰色棒為納米線；透明青色區(qū)域?yàn)镻DMS）以及左下方的插圖，顯示了在鉆孔、固化、剝離PDMS之后用于掩埋納米線的橫截面圖像（黃色和藍(lán)色分別表示納米線和PDMS），以及掩埋納米線的垂直截面FESEM圖像；納米線和PDMS分別以黃色和藍(lán)色突出顯示，白色虛線表示PDMS邊緣。比例尺為1毫米。（C）示意圖和左下方的插圖顯示了用于從掩埋納米線（納米線嵌入式PDMS）生長(zhǎng)納米線的橫截面圖像以及納米嵌入式PDMS的垂直橫截面圖像。比例尺為1毫米。（D）示意圖和左下方的插圖顯示了包埋了PDMS的納米線結(jié)合到微流體人字形結(jié)構(gòu)的PDMS基底的橫截面圖像，納米線錨定的微流體裝置的圖像（納米線嵌入的PDMS和微流體人字形結(jié)構(gòu)的PDMS基底結(jié)合），帶有PEEK管的入口和出口（比例尺，1cm），以及在PDMS（比例尺，1mm）上的微流體人字形結(jié)構(gòu)的激光顯微照片。（E）嵌入納米線的PDMS（灰色棒為納米線；透明青色區(qū)域?yàn)镻DMS）的示意圖，以及暴露于裂解緩沖液之后納米線包埋的PDMS（比例尺，1mm）的FESEM圖像。（F）Si襯底上的納米線（灰色棒為納米線；深青色區(qū)域?yàn)镾i襯底；漸變青色區(qū)域?yàn)镃r層）的示意圖，以及暴露于裂解緩沖液后的Si襯底上的納米線的FESEM圖像的概述。比例尺，1毫米。

Yasui指出：“尿液中EV的含量極低，不到總流體容積的0.01％，這是其診斷效用的主要障礙。我們的解決方案是將氧化鋅納米線嵌入到一種特殊的聚合物中，以創(chuàng)造出一種我們認(rèn)為能高效捕獲這些囊泡的材料，我們的研究結(jié)果表明，這種裝置確實(shí)非常有效，我們獲得了超過(guò)99％的收集率， 超越超速離心以及目前在該領(lǐng)域使用的其他方法。”

為了測(cè)試其設(shè)備的實(shí)用性，研究小組將從健康患者身上分離出來(lái)的EV的微小核糖核酸與從已被診斷患有膀胱癌、前列腺癌和其他癌癥的患者身上分離出來(lái)的微RNA進(jìn)行了比較。值得注意的是，他們的技術(shù)只需要1毫升的尿液，與標(biāo)準(zhǔn)的超速離心法相比，需求量要小很多。利用該方法發(fā)現(xiàn)了大量不同類型的microRNA。

合作者Yoshinobu Baba解釋說(shuō)：“尋找一種特異的、可重復(fù)的標(biāo)記物來(lái)幫助確認(rèn)癌癥的診斷是很困難的，特別是microRNAs，這是該領(lǐng)域相對(duì)較新的一類標(biāo)記物。有時(shí)只發(fā)現(xiàn)一個(gè)可靠的microRNA被認(rèn)為是成功的，使用這種方法，我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，僅僅一個(gè)microRNA可能是不夠的，microRNA的不同組合也可能與不同類型的癌癥有關(guān)。希望我們的設(shè)備能夠幫助為盡早診斷威脅生命的疾病提供更簡(jiǎn)單的方法奠定基礎(chǔ)。”

參考資料：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-12/nu-doa122517.php

參考文獻(xiàn)：

Takao Yasui, Takeshi Yanagida, Satoru Ito, Yuki Konakade, Daiki Takeshita, Tsuyoshi Naganawa, Kazuki Nagashima, Taisuke Shimada, Noritada Kaji, Yuta Nakamura, Ivan Adiyasa Thiodorus, Yong He, Sakon Rahong, Masaki Kanai, Hiroshi Yukawa, Takahiro Ochiya, Tomoji Kawai, Yoshinobu Baba. Unveiling massive numbers of cancer-related urinary-microRNA candidates via nanowires. Science Advances, 2017; 3 (12): e1701133 DOI: 10.1126/sciadv.1701133