（来源：生物谷）
转自：生物谷
在癌症诊断领域，准确且高效地识别『肿瘤』相关标志物一直是医学研究的重点。『肿瘤』来源的细胞外囊泡（tEVs）因其携带『肿瘤』特异性的微小RNA（miRNAs）和膜蛋白等生物标志物，成为液体活检的理想目标。然而，tEVs在体液中丰度低，且其膜结构阻碍了内部和表面标志物的同时检测，给临床诊断带来了挑战。
近期，发表在ACS Nano上的一项研究Fluid Nanoforest Interfaces for Efficient Capture and In Situ MicroRNA and Protein Profiling of Tumor-Derived Extracellular Vesicles为解决这一难题提供了新的思路。
研究团队设计了一种流体纳米森林界面（FluidforestFace）集成到微流控『芯片』中，实现了对tEVs的高效捕获及其miRNAs和表面蛋白的原位分析。该界面通过在纳米森林基底上包覆支撑脂质双层（SLBs），并修饰靶向tEVs的适配体构建而成，兼具大表面积、纳米涡流和低流速特性，tEVs捕获效率可达约86.8%，远高于传统的流体平面界面『芯片』（约71.0%）和超速离心法（约36.7%），且对非『肿瘤』来源的细胞外囊泡非特异性捕获率低，仅约7.1%。
图 1：流体森林界面『芯片』（FluidforestFace-Chip）用于捕获『肿瘤』来源细胞外囊泡（tEVs）及其微小RNA（miRNA）和蛋白质联合检测的概述
在捕获tEVs后，FluidforestFace能与tEVs发生膜融合，使tEVs内部的miRNAs扩散到包裹有分子信标的基底中，无需额外裂解或提取步骤即可实现原位检测。实验中，针对miR-21的检测显示，该方法的信噪比约为4.0，显著高于流体平面界面『芯片』的2.5，检测限低至10³个tEVs/μL（相当于3.16 fM的tEV-miR-21），且重复性良好，三次独立实验的相对标准偏差为5.65%。
图 2：『肿瘤』来源细胞外囊泡（tEVs）与流体森林界面（FluidforestFace）的膜融合及其微小RNA（miRNA）的原位检测
对于tEVs表面蛋白的检测，该界面利用分子稀释效应，使tEVs膜蛋白扩散到SLBs上，避免了纳米尺度空间内的分子拥挤和空间位阻，显著提高了滚环扩增（RCA）反应的效率。通过RCA检测程序性死亡配体1（PD-L1）时，生成的DNA🧬纳米球尺寸更大（约403.6 nm），荧光信号更强，使用普通宽场荧光显微镜🔬即可清晰观察，检测限约为10个tEVs/μL，比静态纳米森林界面『芯片』低一个数量级以上，且可实现PD-L1、CD63和EpCAM等多种蛋白的多重检测。
图 3：基于分子稀释的高效滚环扩增（RCA）反应用于『肿瘤』来源细胞外囊泡（tEVs）表面蛋白的检测
为验证其临床应用价值，研究团队对胰腺癌患者（38例）、健康人（12例）和胰腺炎患者（13例）的血浆样本进行了检测，同时分析了tEVs中的miR-21、miR-16和PD-L1三种标志物。结果显示，联合检测这三种标志物区分胰腺癌患者与健康人的准确率高达98.9%，区分胰腺癌患者与胰腺炎患者的准确率达92.9%，远高于单一标志物或两种miRNAs的检测效果。受试者工作特征曲线分析表明，联合检测的曲线下面积分别为0.989和0.929，明显优于其他检测组合，t分布随机邻域嵌入分析也证实了该组合能有效区分三类人群。
图 4：利用流体森林界面『芯片』（FluidforestFace-Chip）分析临床样本中『肿瘤』来源细胞外囊泡（tEVs）的微小RNA（miRNAs）和蛋白质
这项研究设计的FluidforestFace『芯片』，通过创新的界面设计实现了tEVs的高效捕获和其内部miRNAs与表面蛋白的高灵敏度联合检测，在胰腺癌等癌症的早期诊断和鉴别诊断中展现出优异性能。随着技术的进一步完善，未来有望通过整合空间图案化SLBs和原位测序技术，扩展检测标志物的种类，为癌症的精准诊断和监测提供更强大的工具，助力提高癌症患者的早期检出率和生存率，为癌症诊疗带来新的希望。
参考文献：
Gong Y, Feng J, Li Q, et al. Fluid Nanoforest Interfaces for Efficient Capture and In Situ MicroRNA and Protein Profiling of Tumor-Derived Extracellular Vesicles. ACS Nano. Published online July 23, 2025. doi:10.1021/acsnano.5c05340
