基于exosome生物传感技术的乳腺癌液体活检新方法及其响应机制研究

Breast cancer is the most common cause of cancer in women under 45 years of age in China. Early diagnosis is an important mean to improve the prognosis of breast cancer. The current diagnostic strategies suffer from one or more of the following disadvantages: low sensitivity, invasive, radioactive and other shortcomings. So it is urgent to establish a sensitive, noninvasive and convenient alternative method for the early diagnosis of breast cancer. As one of three major markers of liquid biopsy, exosome is considered to be a biomarker of breast cancer with a wide range of prospects. . Based on the preliminary study on electrode modification and magnetic microcarrier application, we propose a "sandwich" type recognition system composed of CD63 aptamer and GPC-1 antibody on the surface of magnetic microcarriers to specifically identify exosome of early breast cancer. And the recognition signal will be transformed into the formation of DNA nanostructure by the link between ssDNA and the GPC-1 antibody. To increase the sensitivity of this method，a DNA cycle self-assembly amplification system and Nafion-graphene modified screen printing electrode will be constructed.And we will optimize the analysis condition, elucidate the mechanism of sensor response, and verify the performance of clinical diagnosis, aiming to provide experimental and theoretical basis for the construction of new methods for high sensitive, rapid, economical and simple liquid biopsy in breast cancer.

乳腺癌是中国45岁以下女性最常见的癌症死因，早期诊断是改善乳腺癌患者预后的重要手段。目前诊断措施存在灵敏度低、有创、有放射性等缺点，因此急需建立敏感、无创、便捷的替代方法用于乳腺癌的早期诊断。作为液体活检“三驾马车”之一的exosome被认为是具有广泛应用前景的乳腺癌生物标志物。基于本课题组在电极修饰及磁性微载体应用等前期研究，我们提出在磁性微载体表面，用CD63 aptamer和GPC-1抗体组成的“三明治”型识别系统特异性识别早期乳腺癌exosome，并将识别信号通过GPC-1抗体上连接的ssDNA转换为DNA纳米结构形成信号，通过构建DNA循环自组装放大系统和制备Nafion-石墨烯修饰丝网印刷电极增加分析灵敏度，建立乳腺癌exosome液相生物传感检测体系。同时优化分析条件，阐明响应机理，验证临床诊断性能，为构建高敏、快速、经济、简便的乳腺癌液体活检新方法提供实验基础与理论依据。

乳腺癌是中国45岁以下女性最常见的癌症死因，早期诊断是改善乳腺癌患者预后的重要手段。目前诊断措施存在灵敏度低、有创、有放射性等缺点，因此急需建立敏感、无创、便捷的替代方法用于乳腺癌的早期诊断。本项目在基金委的资助下，按照研究计划，成功构建了一系列液相新型外泌体分离检测新技术以及痕量靶物质的信号扩大体系。在磁性微载体表面修饰GPC-1抗体，通过CD63 aptamer-tigger和GPC-1抗体组成的“三明治”型识别系统特异性识别早期乳腺癌exosome，并将识别信号通过CD63 aptamer-tigger启动的链置换反应形成的DNA纳米结构形成荧光信号，通过构建DNA循环自组装放大系统增加分析灵敏度，建立乳腺癌exosome液相生物传感检测体系。本项目主要研究内容已按照计划进行，同时在与香港科技大学唐本忠院士组的学术交流过程中，发现一种有望应用于DNA循环自组装放大系统的聚集诱导发光材料（Aggregation-induced Emission, AIE）材料，因此将本研究检测系统的信号报告方式由电化学信号调整为荧光信；而将原计划中拟定的电化学指示剂——亚甲基蓝(Methylene blue, MB)和工作电极——丝网印刷电极应用于构建无酶无标记液相电化学生物传感检测技术平台，以实现更加简便、快捷的mcr-1耐药基因特异性检验；与此同时，在与香港科技大学姚舒怀教授课题组的前期交流过程中，发现一种有望应用于单个exosome检测的液滴微流控技术, 因此在按照原计划开展研究的同时，尝试与香港科技大学合作开发exosome液滴微流控检测芯片。