ACS AMI.用SERS侧向流生物传感器对患者血清外来体进行绝对定量，用于无创临床癌症诊断

以下文章来源于分析化学方法 ，作者科研小组

全文简介

广泛存在于体液中的外泌体在非侵入性癌症诊断中显示出巨大的潜力。exos的定量分析传统上是通过靶向特定的外体表面蛋白来进行的，但由于外体蛋白的共同表达和不同癌症亚型之间的细微表达差异，它通常是不精确的。在本文中，我们报道了通过基于纸的横向流动条(LFS)生物传感器与多元光谱解混分析的结合，而不是简单地定量外泌体蛋白，来定量血清外泌体的表面增强拉曼光谱(SERS)。我们的SERS-LFS生物传感器能够对两种不同的血清exo进行绝对定量，两种exo的检测限低至106颗粒/mL。我们进一步举例说明了该策略在乳腺癌患者血清exos的定量双重检测中的应用。我们发现未进行手术的人类表皮生长因子受体2+ (HER2+)和鲁米那A乳腺癌患者分别富含来源于SKBR-3细胞和MCF-7细胞的血清exos(记为SKBR和MCF exos)。这些乳腺癌患者的手术治疗伴随着血清中SKBR或MCF exos的明显降低。这些结果表明，SERS-LFS生物传感器和多变量光谱解混的组合对于乳腺癌分型和治疗监测具有巨大的潜力，具有临床样品中exos的强大定量能力。

简介

细胞外显和SERS探针的表征。（a）（i）对SKBR和MCF外显中的CD63、HER2、MUC1和甘油醛3-磷酸脱氢酶（GAPDH）的西方印迹分析，以及（ii）它们相对于GAPDH的表达水平。（b）合成的AuSts、SERS 示意图3D结构也显示。（d）合成的AuSts、SERS NPs和HER2探针的ζ电位。

单个exos SERS光谱的构建。(a)图解说明(I)HER2和MUC1探针的结构，(ii)它们靶向结合到外泌体HER2和MUC1上，和(iii)将SKBR和MCF外泌体的复杂SERS光谱的MCR-ALS光谱分解为两个组分光谱(CHER2和CMUC1 ),分别与her 2和MUC1探针的SERS光谱高度相似。(b)来自MCR-ALS光谱解混的SKBR exos (n = 50)和MCF exos (n = 50)中的相对SERS强度(α/β),和(c)单个SKBR和MCF exos的复合SERS光谱(Specexo ),通过两种结合探针的SERS光谱的加权和构建:Specexo = α CHER2 + β CMUC1，其中α和β分别是相应exo中的外体HER2和MUC1蛋白生物标志物的重量(丰度)。

SERS-LFS生物传感器测试参数的优化。(a)图解说明(I)用于在单一T系中定量SERS检测两种不同exo的SERS-LFS生物传感器和(ii)当SKBR和MCF exo共存时在T系中形成的复合物和(iii)在C系中形成的复合物的结构。(b)用于癌症诊断的光谱解混辅助双重exo检测示意图。(c)对(I)运行缓冲液中吐温-20的质量百分比，(ii)NC膜类型─SS12、FF120HP和P90，(iii)T线中CD63捕获适体的加载(0.1、0.2、0.3和0.4 μg/mm)，和(iv)her 2和MUC1探针以1∶1的固定比率的总浓度的SERS-LFS性能的影响。各种测试条件下的照片也显示在相应的面板中。

PBS中细胞外显的定量SERS检测。（a，b）（i）照片（左）和SERS图像（右），（ii）T线上不同外显浓度（0，1.0，5.0，10，50，100，500，1000和10 000×107粒子/mL）的平均SERS光谱，以及（iii）PBS中（a）SK面板（i）中的SERS图像使用光谱不混合的S（红色）或M（绿色）值创建。

血清中细胞外显体的定量SERS检测。（a，b）（i）在不同外显子浓度（0，5.0，10，50，100和500×107颗粒/毫升）下T线上的平均SERS光谱，以及（ii）血清中（a）SKBR外显子和（b）MCF外显体的光谱解混的相应

血清exos的双重定量检测。(a)两种MCR成分(MC1和MC2)的加载曲线，以及(b)从SERS数据集的MCR-ALS光谱解混得到的S值对M值的相应2D图，该数据集是以不同的比率([SKBR exo]/[MCF exo]: 0:6、1:5、2:4、3:3、4:2、5:1和6:0)在血清中的SKBR和MCF exo。单个MCF exo(橄榄虚线曲线)和SKBR exo(红色虚线曲线)构建的SERS光谱与MC1和MC2一起显示在图(a)中。(c)从不同总外来物浓度(1.0、5.0、10、50、100和500 × 107颗粒/毫升)的血清中的混合外来物中获得的S与M值的比率。(d)血清中混合外来物在不同总浓度和不同外来物比率下的SERS数据光谱分解后的S和M值三维图。

临床样本中血清SKBR和MCF exos的同时定量用于乳腺癌分型和手术结果监测。(A)来自健康人类个体(n = 15)、未进行手术的HER2+乳腺癌患者(n = 8)或进行了手术的her 2+乳腺癌患者(n = 7)以及未进行手术的luminall乳腺癌患者(n = 10)或进行了手术的lumina乳腺癌患者(n = 14)的各种临床样品中的SKBR和MCF exos的浓度分布图。(b)临床血清中血清SKBR exos和MCF exos的浓度。红色和绿色虚线分别代表健康人血清中SKBR exos和MCF exos的平均浓度。数据以平均值±标准差表示，计算自每组的所有临床样本；各个圆圈代表每个临床样本的实验数据，p值通过Wilcoxon秩和检验计算。

相关成果以“Absolute Quantification of Serum Exosomes in Patients with an SERS-Lateral Flow Strip Biosensor for Noninvasive Clinical Cancer Diagnosis”，发表在国际学术期刊“ACS Appl. Mater. Interfaces”上。

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https://doi.org/10.1021/acsami.3c05039

转自：“NANO学术”微信公众号

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