Glycan Profiling in Small Extracellular Vesicles with a SERS Microfluidic Biosensor Identifies Early Malignant Development in Lung Cancer

利用SERS微流控生物传感器对细胞外小泡中的聚糖谱分析识别肺癌的早期恶性发展

论文信息：Quan Zhou, Xueming Niu, Zhen Zhang, Kenneth O’Byrne, Arutha Kulasinghe, David Fielding, Andreas Möller, Alain Wuethrich,* Richard J. Lobb,* and Matt Trau*

DOI: 10.1002/advs.202401818 Adv. Sci. 2024, 11, 2401818

主讲人：李世伟，2024年12月15日

研究背景

  肺癌是男性和女性中死亡率最高的癌症，几乎占所有癌症相关死亡人数的25%为了获得最佳的长期生存机会，早期发现肺癌是至关重要的低剂量计算机断层扫描（LDCT）筛查已被证明可降低肺癌的死亡率然而，这种方法也有局限性，包括假阳性率高、成本高、鉴别良性和恶性肺结节的能力有限。因此，开发准确和微创的工具来促进肺癌筛查，能够识别早期恶性肺结节，这是一个重要的未满足的临床需求。液体活检是一种微创方法，可以提供体液（血液、尿液、唾液等）中肿瘤微环境的分子景观近年来，基于循环肿瘤DNA （ctDNA）或无循环DNA （cfDNA）的几种液体活检试验，如CancerSEEK、PanSeer和GRAIL，在多种癌症的检测方面取得了重大进展。然而，由于在肿瘤发展的早期阶段患者中ctDNA水平的丰度和可变性极低，这些检测对早期癌症检测的敏感性非常有限。因此，需要其他液体活检方法来提高早期癌症检测的敏感性和特异性。

研究内容

  糖基化是蛋白质最常见的翻译后修饰，在正常和病理条件下调节着无数的基本生物学过程。蛋白糖基化改变与恶性转化有关，表现出不同的糖模式，通过调节肿瘤增殖、侵袭、转移和治疗抵抗与癌症的发生和进展有关。癌细胞释放的小细胞外囊泡（sev）的糖模式是癌症监测的有希望的候选物，因为它们表现出与其起源细胞相似的糖模式。在此，sEV聚糖表型（EV-GLYPH）试验利用微流控平台与表面增强拉曼散射相结合，用于非小细胞肺癌sEV聚糖的多重谱分析，临床验证。EV-GLYPH试验首次有效地识别了非转化和恶性转化肺细胞之间不同的sEV聚糖。

要点：

 1.开发了一种纳米混合平台技术来分析肿瘤相关的sEV聚糖模式。为了特异性分析肿瘤相关的聚糖，使用抗乳蛋白1 （MUC1）抗体功能化电极和EVGLYPH检测捕获sev。MUC1是一种与NSCLC相关的糖蛋白生物标志物。

 2.随后，将两种凝集素，紫荆凝集素（WFA）和花生（arachhis hypogaea）凝集素（PNA）与金纳米颗粒和拉曼报告蛋白结合作为SERS纳米标签，分别识别捕获的sev上的GalNAc1 - 4GlcNAc （LacdiNAc）和Gal（1-3）GalNAc （T抗原）。

 3.使用EV-GLYPH检测，作者研究了LacdiNAc和T抗原在NSCLC相关sev上的表达，这是一个以前未被探索的NSCLC生物标志物。利用我们的检测方法的高灵敏度，作者不仅在等基因体外模型中识别出非小细胞肺癌相关sEV的独特聚糖模式，而且通过sEV聚糖分析成功区分了早期非小细胞肺癌患者和良性肺疾病患者。

总结与展望：

  通过基于sEV聚糖特征成功区分未转化和转化的HBECs，作者已经证明了该检测能够识别与致癌相关的聚糖改变。在一项临床研究中，作者的检测揭示了高度异质性的sEV聚糖特征，并在区分晚期非小细胞肺癌患者与健康个体、早期非小细胞肺癌患者与良性肺部疾病患者方面显示出卓越的诊断性能。这些结果突出了sEV聚糖作为检测NSCLC早期发生的有价值的诊断生物标志物的巨大潜力。通过利用sev独特的聚糖谱，EV-GLYPH检测为早期干预和改善NSCLC患者预后开辟了途径。