乳腺癌细胞外泌体及其表面蛋白的电化学发光分析研究

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乳腺癌是最常见的恶性肿瘤,在所有癌症中发病率占30%,死亡率占15%。为了提高癌症患者的生存率,对乳腺癌治疗过程中以及癌症治愈后的复发转移情况进行监测,是必不可少的。然而,常见的病理诊断往往不仅需要临床信息,还需要合格、充分、完整的活检或组织标本。取样会对患者的身体和精神造成很大的伤害,且一旦进行手术切除,将无法获得肿瘤样品,难以进行监测。外泌体是细胞主动分泌的纳米级双层囊泡,广泛存在于几乎所有体液中,包括血液、尿液、母乳、汗液、眼泪等。几乎所有的细胞在生理和病理条件下都能释放外泌体,而肿瘤来源的外泌体在肿瘤的发展中起着关键作用。外泌体携带大量的核酸、蛋白质、脂质等生物活性物质,其许多特性已被证明与亲代细胞相似或密切相关。因此,外泌体比肿瘤样本更容易获得,并有潜力被用作非侵入性监测的标记物。因此,开发能检测肿瘤细胞分泌外泌体的组成,如蛋白质类型和表达水平的方法,对进一步促进外泌体在癌症监测中的应用是十分有必要的。近年来,各种分析技术被用于检测外泌体组成。Western blot(WB)、流式细胞术和酶联免疫吸附法均可测定外泌体的生物学特性和蛋白组成,但这些方法耗时费力,需要大量样本。因此,对于临床应用是不现实的。表面等离子体共振(SPR)、质谱(MS)、核磁共振、表面增强拉曼散射(SERS)等分析技术高效、准确,且可以分析少量样品。然而,它们通常需要昂贵的仪器和专业的操作。电化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)是发光物质在电极表面发生电化学反应而产生的化学发光。因此,它结合了电化学和化学发光生物传感的优点,如高灵敏度、高稳定性、低成本、易于操作和易于自动化。而且,ECL不需要外部光源的刺激,具有低背景的特点。为此我们提出了基于电化学发光技术的乳腺癌细胞外泌体表面蛋白分析的方法,并将其应用于实际血清样品。具体的研究工作有:1)通过高温煅烧及超声剥离制备了类石墨相氮化碳纳米片(g CN NSs),并合成了包裹了联吡啶钌的金纳米颗粒(Au@Ru NPs)和g CN NSs的复合材料(Au@Ru-g CN NSs)。利用联吡啶钌(Ru(bpy)32+)和g CN NSs之间的电化学发光共振能量转移(ECL-RET)作用,实现了信号放大。对Au@Ru-g CN NSs进行4-巯基苯硼酸(MPBA)的修饰,得到的MPBA-Au@Ru-g CN纳米探针能够识别外泌体表面的糖蛋白,从而发展了一种高灵敏的电化学发光传感技术,实现了MCF-7细胞外泌体和其表面糖蛋白表达的分析。在MCF-7细胞外泌体浓度为100-1×107个/μL范围内获得了良好的ECL线性响应,检出限为58个/μL(S/N=3)。2)通过鲁米诺还原氯金酸制备了包裹了鲁米诺的金纳米颗粒-适配体纳米探针(lum@Au-apt NPs),反相微乳液法制备了包裹了联吡啶钌的二氧化硅纳米颗粒-适配体纳米探针(Ru@Si O2-apt NPs)。利用物理空间分割,阻绝不同探针分子之间的ECL-RET作用,从而开发了一种基于电位分辨的能够同时检测外泌体表面MUC1和HER2蛋白的电化学发光传感技术,其能够分辨不同外泌体蛋白表达的细微差异,并成功用于血清样本中外泌体的检测,具有很好的应用前景。
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