生物传感器：基于核酸蛋白比的外泌体质检和分析诊断方法

外泌体因其内含来源于母细胞的蛋白质、脂质、核酸等多种活性生物分子，同时大量存在于体液循环中，被普遍作为体外检测标志物的理想来源。自1983年发现之日起，针对外泌体的研究即成指数增长。仅2020年度，就有近一万六千个针对外泌体的理论及应用研究论文发表。随着研究工作的深入，外泌体的提取和分析方法也随之逐步的升级和扩展，但是困扰临床应用外泌体进行体外诊断的因素却长期存在。一是外泌体提取方法本身重复性和稳定性的因素，没有简便高效的方法来衡量所提取外泌体的质量，因此也就无从判断由不同批次提取的外泌体是否有可比性。这就造成了大量外泌体的研究却不可以互相进行比较分析。另一方面，针对外泌体的分析方法大多需要复杂的分析流程或者高昂的分析仪器。这些因素致使外泌体无法推广到临床检测上。

近来，美国杜兰大学医学院生化和分子生物系的胡晔教授和北达科他州州立大学生物医学工程的孙大利教授报道了一种基于核酸蛋白比的外泌体质检和分析诊断方法，以解决外泌体临床应用中的主要阻碍。相关研究发表在国际权威期刊杂志Biosensors and Bioelectronics 上。

紫外吸收光谱被广泛应用于各种分子定量中，260和280 nm吸收峰也常被用做衡量核酸和蛋白量的指标。由于外泌体膜由非紫外吸收的磷脂分子组成，紫外吸收的强弱直接标定了外泌体内含物的含量。该研究结合了生物分子的紫外吸收，首先论证了260/280 nm吸收峰比值（NPr）,与外泌体内核酸和蛋白含量比的直接正相关的关系。也验证了NPr值的变化受到外泌体提取过程和母细胞状态变化的影响。来源不同母细胞的外泌体的NPr值之间有显著的差别。因此可以利用这一现象作为一种简易的外泌体质检方法，该方法仅需要微量（1微升）外泌体样本，利用生物和临床实验室常用的光谱仪进行分析。临床相关实验中，不同批次提取的外泌体，可以借由此方法衡量提取中是否引入杂质或者检视提取过程是否存在问题。

更重要的是，该研究提出了适用于临床癌症筛查的基于血液中的癌细胞外泌体NPr值的检测方法。该方法结合免疫沉降和紫外吸收测量，将血液中癌细胞外泌体进行富集和定量分析。避免了传统外泌体研究方法中的提取步骤，在极大缩短了检测时间的同时，也降低了对高端分析仪器的依赖。该方法在临床血样样本检测中，表现出了优于目前胰腺癌中普遍应用的CA19-9的筛查能力。同时由于与CA19-9的非相关性，该方法可作为与CA19-9互补的胰腺癌筛查手段。

Biosensors and Bioelectronics 期刊总编李晨钟教授评论说“用NPr值作为外泌体质检和分析的方法，简单，稳定且无需昂贵的仪器，适用于科研和临床中提取外泌体的常规质检。临床样本验证也表明基于外泌体NPr的癌症筛查方法，快速简便，极大降低了外泌体检测的技术门槛，具有重大临床应用价值”。

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Dye-free spectrophotometric measurement of nucleic acid-to-protein ratio for cell-selective extracellular vesicle discrimination

Dali Sun, Zhen Zhao, Sarah Spiegel, Yang Liu, Jia Fan, Pouya Amrollahi, Jing Hu, Christopher J. Lyon, Meihua Wan, Tony Y. Hu

Biosens. Bioelectron., 2021, 179, 113058, DOI: 10.1016/j.bios.2021.113058