最近，中国科学院苏州医学技术研究所的苗鹏研究小组提出了一种基于纳米荧光调控的比率miRNA传感策略来检测早期肿瘤标志物。如果在系统中加入荧光探针，如果目标miRNA存在，原始的红色荧光将变成黄色荧光，这可以更早更准确地检测出潜在的肿瘤风险。相应的研究结果已经发表在《传感器和执行器B:化学》杂志上。
资料来源:ELSEVIER
癌症是可怕的，它能被“襁褓”勒死吗？
2019年1月，国家癌症中心发布了最新一期的国家癌症统计数据。与历史数据相比，癌症负担正在上升。在过去十年左右的时间里，恶性肿瘤的发病率保持了大约3.9%的年增长率，而死亡率保持了大约2.5%的年增长率。其中，肺癌占男性癌症的第一位，乳腺癌占女性癌症的第一位。随着社会的发展，女性肺癌和乳腺癌的发病率明显高于以前，宫颈癌和其他妇科肿瘤的发病率也明显降低。目前，结肠癌和直肠癌的发病率比以前高。
癌症早期诊断是对早期癌症患者的一种特殊的诊断和治疗方法。其目的是及早发现和治疗，从而减轻患者的痛苦、精神和经济负担。乳腺癌早期治疗的10年生存率可达90%以上，而晚期乳腺癌的10年生存率不到30%，甚至更低。对早期癌症患者进行治疗后，不仅提高了患者的生存率，也提高了患者的生活质量。因此，早期诊断对控制癌症非常重要。
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如何发现癌症的早期症状？
不同癌症的早期诊断方法不同。早期诊断食管癌最有效的方法是胃镜检查。通过胃镜和超声内镜，可以直观地看到食管的病变部位和病变范围，从而诊断食管癌。肝癌可以通过检测血清甲胎蛋白(一种肿瘤标记物)的含量来早期诊断。随着早期诊断率的明显提高，手术切除率也会相应提高，根据经验预测的疾病后果也会明显改善。
肿瘤标志物的检测主要针对肿瘤生长过程中产生的小分子物质。如果浓度异常增加，则高度提示肿瘤存在的可能性。在检测过程中，即使肿瘤标志物含量过高的诊断结果，也需要进一步改善成像和其他方面的检查来确定是否存在肿瘤。
肿瘤标志物检测的简单增加不一定是肿瘤，但也可能受到其他因素的影响。肿瘤标志物的检测一般需要抽血检查相关指标。传统的检测方法是通过免疫检测来定量检测血清中的肿瘤标志物。放射免疫分析(RIA)是一种放射性同位素的体外微量分析方法，它使用同位素标记和未标记的抗原竞争性地抑制与抗体的反应。该方法灵敏度高、特异性强，但有时会出现交叉反应、假阳性反应，组织样本处理速度不够快。酶联免疫吸附试验是一种检测体液中微量物质的固相免疫分析方法。其核心是将抗体与酶复合物结合，然后通过颜色发展来检测它们。该方法具有检测速度快、成本低、仪器简单便携等优点，但操作过程有些复杂，特异性和灵敏度有待提高。化学发光免疫分析(CLIA)是在上述两种方法的基础上改进的一种新方法。它结合了化学发光检测技术的高灵敏度和高特异性免疫反应，并且不含放射性和致畸物质。具有上述两种方法的优点，产品有效期长，对环境无污染，无毒，对人体无害。它目前是体外诊断试剂检测方法的领导者，在技术上具有明显的优势。
中国科学院苏州医学研究所提出的新的荧光检测方法不仅可以保证高灵敏度的检测，而且可以用于细胞内miRNA的原位成像。实验结果表明，该方法的线性检测范围为10-11 ~ 10-8M，最低检测限浓度为2.8 pM。与其他检测方法相比，该方法具有更快、更灵敏的优点，可在血清样品中靶miRNA浓度很低时快速检测。
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miRNA在早期肿瘤检测中的优势是什么？
MicroRNA是一种非编码小分子RNA，是基因表达的关键调控因子。越来越多的报道指出，miRNA在调节细胞分化、增殖和凋亡中起着关键作用，其异常表达经常发生在病理细胞中。此外，与其他长链RNA相比，miRNA非常稳定，易于识别。因此，它们被认为是诊断各种疾病的理想标记。然而，与miRNA相关的特征如小分子量、低表达和高序列同源性对高灵敏度定量分析提出了巨大挑战。
本次提出的新荧光检测方法利用变色银纳米团簇的荧光特性，通过打开或关闭发夹DNA序列产生颜色变化，将信号产生和扩增合二为一，大大简化了程序，缩短了检测时间。合成的银纳米团簇以DNA为模板，具有荧光量子产率高、光稳定性好、荧光发射可调、生物相容性好等特点，有望广泛应用于光学传感和生物医学成像。
它是如何被发现的？
该策略的检测原理如下图所示。发夹结构的信号探针上形成的银纳米簇显示红色发射光。使用发夹结构的捕获探针和辅助探针，在特定的杂交反应之后进行目标识别和信号扩增。信号探针的A20NC和T20NC区域可以分离，实现从红色到黄色的颜色变化。颜色变化表明靶miRNA序列的存在。打开的信号探针可进一步用于与另一个辅助探针杂交并启动杂交连锁反应，这有助于提高检测灵敏度。
我们可以把信号探头当作交通警察，把捕获探头当作道路上的违章摄像探头，把辅助探头当作辅助警察。当不同的车辆通过交叉路口时，普通车辆不会被非法拍照。然而，当违章车辆(目标miRNA)经过时，它将被违章摄像机探头捕获，从而引起交警和辅警的注意并进行相应的处理(颜色变化)。
基于变色银纳米团簇和混合链式反应的比例传感器传感原理示意图
资料来源:ELSEVIER
在对患者的实际样品检测中，结果包括从患者身上采集血液样品、血清的简单分离和稀释、该方法中使用的几种序列的直接比例混合，以及在孵育一段时间后在不同激发波长下采集荧光光谱。然后对数据进行分析，并使用比率指标对特定的miRNA进行定量分析。如果特异性miRNA的含量较高，患癌症的可能性也较高。
该方法提供了一个通用的检测平台，也适用于其他癌症的早期检测。根据不同癌症的特异性miRNA序列，可以设计相应的信号探针、捕获探针和辅助探针来完成检测平台的构建，从而实现对各种癌症进行早期检测的目的。
原标题“早期检测肿瘤标志物的新武器”
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