《背景介绍》
液体活检已成为一种广受欢迎的疾病诊断技术，因为它提供了实时、动态和全面的信息，可以缓解组织活检面临的困境。MicroRNA （miRNA） 已被证明是液体活检中很有前途的生物标志物，但在提供简单灵敏的分析方法方面存在不足。此外，非常有必要检测多种标志物miRNAs和作为内源性控制的miRNA用于提高诊断的敏感度和灵敏度，减少由个体生理差异和技术差异导致的miRNA表达水平的偏差。因此，有必要进一步开发用于快速诊断的无扩增样品分析的高灵敏度和多组分分析方法。
近期，四川大学吕弋教授课题组报道了一种基于单纳米颗粒计数的液体活检分析方法，结合电感耦合等离子体质谱仪（Inductive Coupled Plasma Mass Spectrometry, ICPMS）准确性好、分辨率高和多元素同时分析的特点，通过同时检测多种miRNAs实现乳腺癌诊断。相关成果以“Single Nanoparticle Counting-Based Liquid Biopsy for Cancer Diagnosis”为题发表在国际化学权威杂志Analytical Chemistry上（DOI: 10.1021/acs.analchem.2c03367）。
研究的主要内容
在本研究中，通过共价结合预先制备的探针与含有靶miRNAs的血清提取物一起加入锚定有三种捕获DNA的磁珠。功能化的磁珠充当捕获底物与靶标和探针形成夹心结构。磁分离后，将在上清液中游离的未参与反应的探针引入ICPMS进行单颗粒计数分析，实现目标miRNA的准确定量（图1）。本方法具有对三组分癌症标志物同时定量的能力，显示出良好的选择性和特异性，不利用额外的核酸扩增手段就能够获得优异的灵敏度（图2）。为评估方法的应用潜力，作者检测了人血清样本中的miRNAs，miR-21和miR-155的相对表达表现出良好的鉴定性能。通过组合miR-21和miR-155，可以达到更高的灵敏度和特异性，证明该策略在乳腺癌诊断中的有希望的临床应用（图3）。
图1 基于单个纳米颗粒计数的液体活检用于癌症诊断的图示。（来源：Anal. Chem.）
图2 （a）计数平台的选择性。（b）该方法对miR-21，miR-155和miR-16同源序列的特异性。（c）同时检测多重miRNA的校准曲线。（来源：Anal. Chem.）
图3 通过计数平台从健康人（n=14）和乳腺癌患者（n=14）获得的miRNA浓度（a）和相对表达（b）的散点图。ns：无显着差异，***P<0.001（c）miR-21，miR-155和miR-21和miR-155组合的ROC曲线。（来源：Anal. Chem.）
小结
综上所述，首次建立了一种基于单纳米颗粒计数的液体活检方法用于同时检测多个miRNA，并实现了癌症诊断。鉴于该策略规避了繁琐的洗涤过程，比传统的夹心分析操作更友好，并且在不使用核酸扩增技术的情况下实现了amol水平的检测限。通过内源性对照的标准化，有效地实现了乳腺癌的预测，miR-21和miR-155的组合可以作为早期诊断中更敏感和特异性的生物标志物，显示出广阔的临床应用前景。此外，该策略可以通过采用其他纳米颗粒进一步扩大其通量。
