Chip nanométrico de esqueleto de pez funcionalizado con ácido bórico para aislamiento y análisis altamente específicos de exosomas tumorales

TIAN Rui-ting ,  

KANG Qian ,  

ZHANG Peng ,  

YANG Chao-yong ,  

摘要

El diagnóstico temprano y preciso del cáncer de páncreas es un avance central para mejorar la tasa de supervivencia de los pacientes. Aunque la biopsia líquida basada en exosomas ha mostrado un enorme potencial y ha recibido amplia atención, los métodos actuales de aislamiento de exosomas de cáncer de páncreas en sangre todavía enfrentan dos grandes limitaciones: la baja eficiencia de reacción dentro de chips microfluídicos de flujo laminar y la falta de objetivos proteicos de exosomas tumorales con alta especificidad, lo que limita seriamente la especificidad y eficiencia del aislamiento. Para abordar estos desafíos, este estudio construyó un chip microfluídico de esqueleto de pez nanométrico funcionalizado con ácido bórico en 3D, que utiliza la unión covalente entre la estructura cis-diol glucosilada anormalmente sobreexpresada en la superficie de exosomas tumorales y el ácido bórico para lograr un reconocimiento amplio y de alta afinidad de exosomas tumorales; simultáneamente, la matriz ordenada de esqueleto de pez nanométrico puede inducir microvórtices, superando la capa límite laminar y mejorando significativamente la colisión y eficiencia de unión entre los exosomas y la interfaz del chip. Los resultados muestran que este chip tiene una eficiencia de captura de aproximadamente el 85 % para exosomas de tres tipos de células de cáncer de páncreas PANC‑1, SW1990 y PACA‑2, mientras que la unión de exosomas de células pancreáticas normales hTERT‑HPNE es muy débil. Los exosomas tumorales con cadenas N-glicosídicas eliminadas mediante la enzima péptido N-glicosidasa F (PNGase F) casi pierden por completo la capacidad de captura, confirmando que la captura específica del chip depende del reconocimiento glucosilado. En esta base, el chip integra además amplificación in situ de la señal fluorescente enzimática, logrando con éxito el tipado molecular simultáneo de seis biomarcadores de proteína de membrana relacionados con el cáncer de páncreas: antígeno de membrana específico de próstata (PSMA), antígeno oncofetal (CEA), mucina-1 (MUC‑1), nucleolina (NCL), tirosina quinasa proteica-7 (PTK7) y molécula de adhesión celular epitelial (EpCAM). Las seis biomarcadores muestran una expresión elevada significativa en exosomas tumorales, y diferentes líneas celulares presentan perfiles de expresión característicos, indicando que el chip puede distinguir entre exosomas de origen tumoral y normal, así como identificar subtipos moleculares de cáncer de páncreas. Este estudio integra el reconocimiento químico glucosilado, la transferencia eficiente de fluidos y el tipado molecular multiobjetivo en una plataforma integrada, proporcionando una nueva plataforma tecnológica para la biopsia líquida temprana del cáncer de páncreas que no depende de anticuerpos y ofrece información multidimensional de alta especificidad, mostrando un importante potencial de aplicación en el diagnóstico clínico preciso y el tipado molecular del cáncer de páncreas.

关键词

chip microfluídico;exosomas;biopsia líquida;biomarcadores de enfermedades;diagnóstico de cáncer de páncreas

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