【内附视频】日本科学家开发出一种纳米线装置可高效检测尿液细胞外膜泡的miRNAs成分以诊断癌症
VIDEO: 在将尿液样品引入装置之后，细胞外膜泡被静电力通过纳米基底捕获。miRNAs可以直接从基材中提取。
以名古屋大学为中心的研究人员开发了一种纳米线器件，能够检测可能涉及癌症的微观尿标记物
日本名古屋——细胞通过许多不同的机制相互沟通。其中一些机制是众所周知的，例如，在动物中，掠夺性威胁可以驱使释放去甲肾上腺素，这是一种通过血液传播的激素，触发心脏和肌肉细胞发起“战斗或逃跑”的反应。
胞外囊泡（EV）是一种不太为人熟知的细胞间沟通模式。EV可以被认为是一个细胞的小块，能够脱离细胞并在整个身体内循环，以将信使货物运送到其他细胞。这些使者已经越来越被认为是细胞间通讯的重要媒介。
在Science Advances报道的一项新研究中，以名古屋大学为中心的研究人员开发了一种新型医疗设备，可以有效捕获这些EV，并有可能利用它们来筛选癌症。
主要作者TakaoYasui解释说：“EV可能成为临床标志物，EV中所含分子的组成可能为某些疾病提供诊断标志。任何领域的医生面临的挑战是找到一种非侵入性的诊断工具，使他们能够定期监测病人，例如简单的尿液检测。”
在众多分子中，EV中含有miRNA，它们是在正常细胞生物学中扮演不同角色的短片段核糖核酸。重要的是，尿液中某些微小RNA的存在可能会成为膀胱癌和前列腺癌等严重疾病的标志物。虽然这种重要的理论上可以帮助医生进行癌症诊断，但仍然有许多技术障碍需要克服。其中一个重要障碍就是，找到一个可行的方法来捕获足够数量的EV在常规临床环境中进行分析。
图：纳米线诱导的静电收集尿EV，然后就地提取EV内含的miRNA。（A）使用纳米线锚定的微流体装置用于尿液EV收集和原位提取尿液EV包封的miRNA的示意图。（B）示意图（灰色棒为纳米线；透明青色区域为PDMS）以及左下方的插图，显示了在钻孔、固化、剥离PDMS之后用于掩埋纳米线的横截面图像（黄色和蓝色分别表示纳米线和PDMS），以及掩埋纳米线的垂直截面FESEM图像；纳米线和PDMS分别以黄色和蓝色突出显示，白色虚线表示PDMS边缘。比例尺为1毫米。（C）示意图和左下方的插图显示了用于从掩埋纳米线（纳米线嵌入式PDMS）生长纳米线的横截面图像以及纳米嵌入式PDMS的垂直横截面图像。比例尺为1毫米。（D）示意图和左下方的插图显示了包埋了PDMS的纳米线结合到微流体人字形结构的PDMS基底的横截面图像，纳米线锚定的微流体装置的图像（纳米线嵌入的PDMS和微流体人字形结构的PDMS基底结合），带有PEEK管的入口和出口（比例尺，1cm），以及在PDMS（比例尺，1mm）上的微流体人字形结构的激光显微照片。（E）嵌入纳米线的PDMS（灰色棒为纳米线；透明青色区域为PDMS）的示意图，以及暴露于裂解缓冲液之后纳米线包埋的PDMS（比例尺，1mm）的FESEM图像。（F）Si衬底上的纳米线（灰色棒为纳米线；深青色区域为Si衬底；渐变青色区域为Cr层）的示意图，以及暴露于裂解缓冲液后的Si衬底上的纳米线的FESEM图像的概述。比例尺，1毫米。
Yasui指出：“尿液中EV的含量极低，不到总流体容积的0.01％，这是其诊断效用的主要障碍。我们的解决方案是将氧化锌纳米线嵌入到一种特殊的聚合物中，以创造出一种我们认为能高效捕获这些囊泡的材料，我们的研究结果表明，这种装置确实非常有效，我们获得了超过99％的收集率，超越超速离心以及目前在该领域使用的其他方法。”
为了测试其设备的实用性，研究小组将从健康患者身上分离出来的EV的微小核糖核酸与从已被诊断患有膀胱癌、前列腺癌和其他癌症的患者身上分离出来的微RNA进行了比较。值得注意的是，他们的技术只需要1毫升的尿液，与标准的超速离心法相比，需求量要小很多。利用该方法发现了大量不同类型的microRNA。
合作者YoshinobuBaba解释说：“寻找一种特异的、可重复的标记物来帮助确认癌症的诊断是很困难的，特别是microRNAs，这是该领域相对较新的一类标记物。有时只发现一个可靠的microRNA被认为是成功的，使用这种方法，我们惊讶地发现，仅仅一个microRNA可能是不够的，microRNA的不同组合也可能与不同类型的癌症有关。希望我们的设备能够帮助为尽早诊断威胁生命的疾病提供更简单的方法奠定基础。”
参考资料：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-12/nu-doa122517.php
参考文献：
Takao Yasui, Takeshi Yanagida, Satoru Ito, Yuki Konakade,Daiki Takeshita, Tsuyoshi Naganawa, Kazuki Nagashima, Taisuke Shimada, NoritadaKaji, Yuta Nakamura, Ivan Adiyasa Thiodorus, Yong He, Sakon Rahong, MasakiKanai, Hiroshi Yukawa, Takahiro Ochiya, Tomoji Kawai, Yoshinobu Baba. Unveilingmassive numbers of cancer-related urinary-microRNA candidates via nanowires.Science Advances, 2017; 3 (12): e1701133 DOI: 10.1126/sciadv.1701133
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