一種全新的納米金顆粒，助力目前的“滴血驗(yàn)癌”

隨著腫瘤患病人數(shù)的逐年增多，如何盡早對(duì)病人做出準(zhǔn)確的診斷成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究者和臨床醫(yī)生的頭等大事，這是因?yàn)橐话闱闆r下，腫瘤組織一旦出現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，患者便失去了手術(shù)治療的機(jī)會(huì)，而失去手術(shù)治療機(jī)會(huì)對(duì)于患者而言，只能通過(guò)后期的放射治療和化學(xué)治療來(lái)遏制腫瘤的進(jìn)展，為此，研究者不斷研發(fā)出腫瘤早期診斷的技術(shù)，而液體活檢幾年來(lái)成為該領(lǐng)域研究的重中之重。通過(guò)血液中微量的腫瘤標(biāo)記物探測(cè)腫瘤情況十分困難，而近日來(lái)自澳大利亞生物工程及納米技術(shù)研究所Matt Trau教授率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出一種全新的納米金顆粒，助力目前的“滴血驗(yàn)癌”，該研究發(fā)表于 Nature Communications 雜志。

滴血驗(yàn)癌的基礎(chǔ)：循環(huán)腫瘤細(xì)胞

圖 | 循環(huán)腫瘤細(xì)胞（來(lái)源：bing）

在這里我們首先來(lái)認(rèn)識(shí)一下滴血驗(yàn)癌的重要病理生理學(xué)基礎(chǔ)，即循環(huán)腫瘤細(xì)胞。腫瘤組織在生長(zhǎng)過(guò)程中，其中的一些腫瘤細(xì)胞會(huì)隨著血液、淋巴液循環(huán)進(jìn)入到整個(gè)體循環(huán)當(dāng)中，因此探測(cè)這些游離的腫瘤細(xì)胞則可以十分有效的檢測(cè)到人體究竟是否有腫瘤存在。但是如何將這些循環(huán)血液中的腫瘤細(xì)胞與其他千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)正常細(xì)胞區(qū)分開來(lái)成為擺在各國(guó)腫瘤研究者面前的難題。從血液中直接抓取腫瘤細(xì)胞十分困難的，因此追尋血液中的腫瘤細(xì)胞碎片成為解決這一難題的關(guān)鍵。

目前的研究顯示，腫瘤細(xì)胞碎片中的DNA或者某些RNA及某些關(guān)鍵蛋白可以作為其腫瘤標(biāo)記物，但是由于腫瘤細(xì)胞與正常的人體細(xì)胞具有同源性，很難區(qū)分其特異性表達(dá)。為此，Matt Trau教授發(fā)現(xiàn)，可以借助表觀遺傳學(xué)上的某些變化輔助腫瘤的診斷，而最常見的表觀遺傳學(xué)改變當(dāng)屬DNA的甲基化修飾，而Matt Trau教授的研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞的DNA甲基化較正常的細(xì)胞具有明顯的特異性，因此，這些甲基化修飾可以作為探測(cè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的標(biāo)價(jià)物。在明確了捕捉對(duì)象后，如何捕捉到這些微小的甲基化改變成為了團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)難題。

圖 | 納米金顆粒助力甲基化基團(tuán)的捕捉（來(lái)源：Epigenetically reprogrammed methylation landscape drives the DNA self-assembly and serves as a universal cancer biomarker）

首先，由于腫瘤細(xì)胞存在特異性的甲基化基團(tuán)，這導(dǎo)致整個(gè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞DNA的3D折疊結(jié)構(gòu)與正常細(xì)胞的DNA 3D折疊結(jié)構(gòu)存在較為明顯的差異性，這一結(jié)構(gòu)差異性導(dǎo)致他們對(duì)于金屬表面的吸附能力不同，借助這一點(diǎn)研究人員開發(fā)了一套全新的納米金顆粒篩選系統(tǒng)。腫瘤患者的血液流過(guò)納米金顆粒時(shí)，由于其DNA特殊的3D折疊結(jié)構(gòu)可被納米金顆粒制成的金箔所吸附，再測(cè)量這些金箔的電化學(xué)特性便可探測(cè)到腫瘤細(xì)胞的DNA。這一過(guò)程竟然可將整個(gè)滴血驗(yàn)癌過(guò)程縮短至10分鐘。

圖 | 特殊DNA 3D折疊結(jié)構(gòu)與金箔的反應(yīng)（來(lái)源：Epigenetically reprogrammed methylation landscape drives the DNA self-assembly and serves as a universal cancer biomarker）

緊接著，研究者繼續(xù)改良了這一系統(tǒng)，當(dāng)腫瘤DNA經(jīng)過(guò)這些納米金顆粒時(shí)，溶液會(huì)立即變色，更為直觀的反映了腫瘤侵襲的情況。到目前為止，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)篩查了200多種腫瘤類型，其總體準(zhǔn)確率高達(dá)90%！

圖 | 整個(gè)納米金顆粒探測(cè)系統(tǒng)（來(lái)源：Epigenetically reprogrammed methylation landscape drives the DNA self-assembly and serves as a universal cancer biomarker）

隨著研究的進(jìn)一步進(jìn)行，相信會(huì)有更為準(zhǔn)確且快捷的腫瘤探測(cè)裝置。在對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行更為特異性的分析后，可大大提高這套系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞探測(cè)的準(zhǔn)確性和間接性，其未來(lái)的臨床應(yīng)用潛力巨大。