傳感器量化肌氨酸用于早期前列腺癌篩選的示意圖 課題組供圖

對(duì)癌癥病人實(shí)現(xiàn)快速、簡(jiǎn)便的早期篩查是醫(yī)療界的迫切需要。近日，華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授顧金樓團(tuán)隊(duì)報(bào)道了基于可調(diào)介孔的分級(jí)結(jié)構(gòu)金屬有機(jī)骨架，通過構(gòu)建特異性酶促反應(yīng)的傳感模型，實(shí)現(xiàn)了前列腺癌病人（PCa）的精準(zhǔn)篩選。利用該檢測(cè)平臺(tái)，只需采集病人一滴尿液，即可快速、準(zhǔn)確地篩查癌癥病人，可避免傳統(tǒng)PSA和肛檢方法復(fù)雜尷尬的過程。系列研究成果已申請(qǐng)專利，部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。

PCa是嚴(yán)重影響男性健康的常見癌癥之一。對(duì)于大多數(shù)患者來(lái)說，在早期階段并沒有明顯的臨床癥狀。因此，PCa的早期篩查對(duì)于改善患者的生活質(zhì)量和降低其死亡率至關(guān)重要。肌氨酸被證實(shí)為早期PCa的臨床標(biāo)志物，通過對(duì)尿液中的肌氨酸水平進(jìn)行檢測(cè)，可簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)地實(shí)現(xiàn)PCa的早期診斷。然而，在PCa的病理過程中，人體尿液中肌氨酸含量?jī)H增加不到一個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，傳感平臺(tái)通常容易受到臨床樣本中可能共存的大量生物分子的干擾。因此，很難準(zhǔn)確區(qū)分肌氨酸的微小濃度變化，存在假陽(yáng)性/陰性的診斷風(fēng)險(xiǎn)，使得臨床樣本中肌氨酸的特異檢測(cè)具有一定挑戰(zhàn)性。

為此，研究人員通過間接量化臨床尿樣中的肌氨酸來(lái)篩查PCa個(gè)體。該論文第一作者博士研究生趙麗瑋告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，該策略以肌氨酸氧化酶（SOX）作為特異性識(shí)別單元，氧敏感分子作為信號(hào)報(bào)告分子。新開發(fā)的分級(jí)介孔鋯基金屬有機(jī)骨架（HMUiO）具有連續(xù)可調(diào)的介孔尺寸，確保了SOX和響應(yīng)單元分別在其相鄰的介孔和微孔域中空間分離并協(xié)同工作。高達(dá)12.1納米的大介孔不僅大大提高了SOX的負(fù)載能力，而且為肌氨酸的自由擴(kuò)散留出了足夠的空間。基于此，該探針可準(zhǔn)確檢測(cè)PCa患者與健康人尿樣中肌氨酸濃度的微小變化。

顧金樓表示，這種基于特異性酶促反應(yīng)的傳感模型可有效避免結(jié)構(gòu)相似生物分子的干擾。此外，通過改變封裝酶的類型，可以便捷地?cái)U(kuò)展這種酶輔助底物傳感的概念。這項(xiàng)研究成果有望為合理設(shè)計(jì)多種探針以量化復(fù)雜生物樣品中的特定生物標(biāo)志物提供參考。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.1c05674

來(lái)源：《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》