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肿瘤诊断焕发“芯”生！微阵列芯片快速分离、多重检测外泌体肿瘤标志物: nanomicrolett 2019-8-27 15:53; Rapid Isolation and Multiplexed Detection of Exosome Tumor Markers Via Queued Beads Combined with Quantum Dots in aMicroarray Yanan Bai, Yunxing Lu, Kun Wang, Zule Cheng, Youlan Qu, Shihui Qiu, Lin Zhou, Zhenhua Wu, Huiying Liu * , Jianlong Zhao * , Hongju Mao * Nano-Micro Lett. (2019) 11:59 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0285-x 本文亮点 1 研究了一种基于微阵列的外泌体分离和多重肿瘤标志物检测方法； 2 捕获外泌体的微珠被均匀排布在微柱之间，避免了光学干扰，使测试结果更加准确； 3 不同类型的肺癌外泌体样品显示出独特的标志物表达水平。内容简介中国科学院上海微系统与信息技术研究所毛红菊老师开发了一种基于微珠捕获的微阵列芯片，用于外泌体分离和多重肿瘤标志物检测。（白亚楠博士为本文第一作者）该方法通过与微珠表面抗体结合来分离外泌体，然后这些微珠被均匀地排列在芯片中的微柱之间，并通过量子点（QD）探针检测外泌体上的肿瘤标志物。这种设计通过将光学信号分散到每颗微珠上，从而避免了光学干扰，使测试结果更为准确。同时分析了三种肺癌细胞和正常细胞培养上清液中的外泌体，并且采用三种QD探针标记不同肺癌标志物，对外泌体表面蛋白标志物进行多重检测。来源于肺癌细胞的荧光强度显著高于正常细胞（6~10倍），并且不同类型的肺癌细胞也显示出其独特的标记物表达水平。此外，使用该芯片对癌症患者的临床血样进一步验证，显示与常规血清标志物检测较好的一致性。这些结果为外泌体肿瘤标志物检测和早期肿瘤诊断提供了一种有前景的解决方案。研究背景肿瘤来源的外泌体积极参与肿瘤的发展和转移，并已成为液体活检中肿瘤诊断的一个潜在标志物。由于它们尺寸较小、机制复杂，且受限于当前分离和检测方法，因此影响了其研究的进展。与传统方法相比，微流体技术提供了更好的分析方法。图文导读 ▍ 细胞上清液外泌体肿瘤标志物多重检测单一的标志物检测使其在敏感性和特异性方面都受到了限制；因此，我们针对三种肺癌相关标志物进行了多重检测： CEA ，腺癌中最常见的广谱肿瘤蛋白标志物； Cyfra21-1 ，鳞状细胞癌常用标志物； ProGRP ，特异的，分泌活跃的小细胞肺癌细胞产物。使用抗CD9标记的微珠分离来自A549，H226，H446和HUVEC等细胞培养上清液的外泌体，并且分别用相应的肿瘤标志物抗体标记的三个QD探针用于检测微珠表面上的外泌体。从图1a中可以看出，肺癌细胞与正常细胞间的荧光强度存在较大差异（RPMI 1640作为阴性对照）。如图1b所示，我们对三种肺癌标志物的平均表达水平进行了分析。结果显示，与正常细胞相比，肺癌细胞显示出更高的荧光强度（6~10倍）。此外，不同的肺癌细胞显示出明显不同的标志物表达水平，根据各个肺癌蛋白标志物的表达情况可以初步实现对肺腺癌，肺鳞癌，小细胞肺癌这三种肺癌的分型, 这为进一步的肿瘤分类提供了可能。图1 (a) 不同细胞系外泌体使用三种不同的肿瘤特异性QD探针检测的荧光图像；(b) 三种肺癌标志物在不同细胞系的表达水平。 ▍ 血浆外泌体肿瘤标志物的检测验证进一步利用该芯片对临床血浆样本进行验证，检测样本包含10个临床肿瘤标志物检测异常的肺癌患者样本和10个健康对照样本。如图2a所示，肺癌样本标志物的表达水平显著高于健康对照组；然而，我们没有观察到不同肺癌类型与不同标志物表达水平的相关性，这可能是由于血浆样本的成分较为复杂以及检测样本较少。如图2b所示，我们采用了ROC曲线对诊断准确性进行了评估，结果显示CEA、Cyfra21-1和ProGRP的AUC分别为0.84、0.85和0.84。表明血浆外泌体在肺癌患者和健康对照的鉴别中具有较好的准确性。为了评估芯片的检测效果，我们将10例肺癌患者的CEA-QD探针表达水平与临床应用电化学发光免疫法检测的血液中CEA浓度进行了比较。结果如图2c所示，实验结果与临床数据有较好的一致性，说明我们检测方法的可靠性。图2 (a) 肺癌患者（方形）和健康对照（圆形）临床血浆外泌体的三种肿瘤标志物的表达水平；(b) 三种肺癌外泌体标记物多重检测的ROC曲线（CEA：AUC = 0.84，p =0.01；Cyfra21-1：AUC = 0.85，p = 0.008；ProGRP：AUC= 0.84，p = 0.01；置信区间为95%）；(c) 本方法测定的外泌体CEA表达水平与临床免疫法检测CEA浓度的比较。 / 总结 / 在本研究中，我们发展了一种新的微流控免疫分析系统用于外泌体的分离和肿瘤标志物检测，该系统采用微阵列芯片对微球进行均匀的排布。与现有的微流控方法相比，我们的芯片具有以下优点： (1) 本设计能够在相邻微柱间拦截微珠而不堵塞，避免游离荧光信号的干扰； (2) 采用QDs进行免疫检测，提高了荧光稳定性，并可进行多重生物标志物的检测； (3) 该芯片结构简单，分离检测简便，无需外场，可实现低成本快速检测。作者简介毛红菊（本文通讯作者）研究员、博士生导师中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室课题组负责人 ▍ 主要研究领域多年来一直从事生物传感器及纳米技术用于生物大分子检测的研究工作。 ▍ 主要研究成果负责研发的“丙型肝炎诊断试剂盒”获得了国家一类新药证书(国药证S20060022)，在临床上得到较好的应用。作为课题负责人及科研骨干，承担及参与了国家973计划、国家重点研发计划、中科院重大创新工程项目、国家自然科学基金和上海市重大项目等30多个重要项目，形成多项重要研究成果。现为国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目课题负责人，负责多项国家重大课题的研究。近年来在本领域主流期刊及国内外会议发表论文100余篇，作为主要发明人申请及授权专利40余项，参编专著和教材5部（英文专著1部）。 E-mail: hjmao@mail.sim.ac.cn 白亚楠（本文第一作者）博士中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室 ▍ 主要研究领域主要从事微纳生物传感技术用于生物大分子检测的研究工作。 ▍ 主要研究成果作为科研骨干，参与了国家973计划、国家重点研发计划、中科院STS项目、上海市科委国际合作项目以及国家自然科学基金等多个重要项目的研发。在本领域主流期刊发表SCI论文10余篇，申请或授权发明专利5项。 E-mail: albert.bai@foxmail.com 相关阅读生物医学应用·往期回顾 👇 1 体内肿瘤的靶向检测与治疗：基于SiO2中空核-壳纳米结构的双模态PET/光学成像系统 2 肿瘤的光热及光动力联合治疗：吲哚菁绿色修饰的磁性普鲁士蓝纳米复合药物系统 3 癌症标志物检测：基于纳米牛血清白蛋白功能化的石墨烯生物传感器关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊，主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯，在Springer开放获取（open-access）出版。可免费获取全文，欢迎关注和投稿。 E-mail： editorial_office@nmletters.org Tel： 86-21-34207624; 4994 次阅读|0 个评论

一个“肺癌细胞”的独白：我从何而来，又将去往何处: sciencepress 2018-12-28 14:29; Hello！我是“皮三” 　　我是皮三，我是肺上皮细胞。　　我在肺泡里工作，环境还不错。　　我们这个工厂很大，分左肺、右肺两个园区，内部结构相当复杂，而每个肺泡都是相对独立的小车间，空气湿润温暖还清新通风。　　我是劳碌命。主人每分钟呼吸18次左右，每天至少呼吸26000次。上班几乎是连轴转，他醒着的时候我们在工作；睡着的时候我们还在工作；遇到哪天他跑步的时候，简直是全员上阵，一个顶八个用。　　我觉得通过我的努力工作，主人总有一天会感受到我把他的肺建设得多么好，总有一天，我会成为主人心中的英雄！　　皮三，加油！可怕的香烟　　主人学会抽烟了。　　刚开始一天抽两三根，到现在一天一两包。最近貌似是失恋了，找工作也不顺，天天像往肺里放毒气弹似的，听说心脏都有点受不了了。据说这烟里有害成分可不只是尼古丁。尼古丁的成瘾性大，但苯并芘、镉等却是更危险的致癌元凶。　　我唯一的朋友皮八在靠近大气管的车间工作，他每天脸色蜡黄，没精打采的，身上看起来总是油腻着一层胶，怎么都洗不干净。　　真是不明白烟这东西有什么好的，大脑里的神经细胞传言，那尼古丁让人忘却烦恼飘飘欲仙，可他们却不知道我们的日子多难熬。　　我觉得我也开始生病了，浑身不舒服，偶尔还感觉心慌心悸。哦，我也是糊涂了，我那不叫心，叫DNA。对于我来说，DNA可是最重要的，以前它从没出过什么问题，但最近天天烟熏火燎的，它好像经常对我发出抗议。　　不过好在烟雾过去之后它会自己修复，但也不知道修复的效率会不会越来越差，如果哪一天它再不能修复自己了…… 肺炎引发的免疫大战　　主人的35岁生日那天，天气很冷。他和朋友喝酒狂欢到半夜，最后竟然喝多了像一摊烂泥似的睡在大街上，直到清晨才被好心人送回家。　　不成想，一场战争竟然悄悄开始…… 　　肺炎链球菌来到我们的工厂，肆意侵袭着主人的每一个肺泡。　　被侵袭过的车间一片狼藉、横尸遍野，我躲在角落里瑟瑟发抖，到处都是肿胀充血的肺泡壁，组织间液顺着破溃的伤口流了进来，不仅有大量的红细胞，还带来了传说中的免疫卫士。　　他们如天兵天将一般，三组部队分别是T细胞、B细胞和巨噬细胞。　　T细胞是重装甲部队，扛着大炮威风凛凛，一炮打下去肺炎链球菌那副小人得志的脸上都炸开了花。但这炮弹的威力太大，连那些被肺炎链球菌感染的细胞也都被打死了。　　B细胞的肚子就是一挺“机关枪”。那些叫抗体的子弹，虽然袖珍，但打到肺炎链球菌身上后，他们就一个个傻子似的都定在那儿了。　　巨噬细胞找到那些被抗体粘住的肺炎链球菌，连同那些死去细胞的碎片，和T细胞、B细胞的尸体，一并吞到肚子里，清理得干干净净。这样的细胞在外是巾帼英雄，在内一定是勤劳顾家。直到现在我满脑子都还是她的身影，我觉得或许这就是别人说的心动的感觉？　　今天已经是战争后的第三天了。主人已经到医院打了吊瓶，病好了一大半，而巨噬细胞却在我的心里留下清晰的身影。火山灰一般的PM 2.5 　　今天又下了“大雪”。　　只是我们眼前的雪片并不是白茫茫的，而是灰蒙蒙的，它们飘飘洒洒地落下来，落在我们身上、脸上，堆积在工厂里，毫无融化的迹象。　　人类说这不是雪，是雾霾，是空气中的PM 2.5 导致的。　　但我的主人完全不理会，他从来不会在雾霾天戴口罩出门，回家之后洗洗鼻腔洗洗手更是怎么也做不到了。　　PM 2.5 东撞西撞地从呼吸道飞入肺泡，威胁着我和所有肺上皮细胞的生命，也损害着主人的肺功能。据说它们很难被排出肺，就连巨噬细胞也拿它们没有办法。　　面对这些清理不掉的东西我们总归还是要做一些事情，所以便叫来了成纤维细胞。　　成纤维细胞的工作之一就是织网。堆在肺泡里的碎屑多了，那些成纤维细胞就在那一堆堆的碎屑上不断地织网，一层又一层直到把它们包裹得严严实实变成一个“蚕茧”。随着时间的推移，有的地方整个肺泡都变成了这样的“茧子”，人们叫它肺纤维化。　　随着有用的肺泡数量减少，主人得不到足够的氧气，只能通过增加呼吸的次数来补偿，所以经常出现气喘。　　PM 2.5 不但自己闯进来，它还载满了细菌、病毒，虽然不是都能让人致病，但也少不了免疫细胞们来杀掉那些危险分子。　　正因为这样，我竟能常常见到巨噬细胞。后来，有时候没有细菌巨噬细胞也会来，他们说由于PM 2.5 和死亡的细胞堆积得太多，加上组织损伤，引起了“无菌性炎症”。　　我的身体状况每况愈下，但每次见到巨噬细胞还是让我激动不已。永别了，主人！永别了，我心爱的巨噬细胞！　　我觉得自己的病情又加重了，浑身使不上力气，身体的一大半都被埋在 PM 2.5 的碎屑下面，浑身都是黑黑黄黄的烟焦油，这样的状况已经持续好几天了。　　我所在的这个肺泡也快被成纤维细胞分泌的胶原包裹了，最终它一定会变成一个黑黄色的斑块，这种生不如死的日子我真的一秒钟都不想再继续下去了。　　所以，这是我的遗书，“自噬”是我自我解脱的唯一方式。　　许久没有见到巨噬细胞了，好遗憾，到现在都没有机会和她表白，现在怕是要带着这个秘密闭眼了，也不知道她最终会“嫁”给什么样的细胞，会不会偶尔还想起我。　　想想遗憾的事儿还不止这一件，没想到这一辈子这么快就结束了。　　自噬需要勇气，可现在的我只觉得像这样活着更需要勇气。　　自噬的过程或许会很痛苦，比如我身体里的一些严重受损的细胞器会被一种“隔离膜”包被起来，并且在短短的几分钟内隔离膜闭合形成一个囊泡；此时，带着大量水解酶的溶酶体和这个囊泡融合，而我那些被包裹的“脏器”就会在这些酶的作用下迅速降解；自噬的最后，我那千疮百孔的细胞器几乎都会被消化殆尽，只留下细胞核和细胞膜，也就是我的心脏和躯壳。　　如果我的死能让他觉醒，让他开始重视他的肺，那不仅是他，所有的肺上皮细胞都会永远的记住我的名字，我也算死得其所了。　　永别了，主人！永别了，巨噬细胞！永别了，我曾经爱过却深深厌恶的世界！　　…… 皮三的命运是否已至此？还是发生了什么意想不到的事？更多精彩内容尽在《皮三日记》《皮三日记：一个肺癌细胞的独白》秦志海，吴帆　著责任编辑：刘丹，周万灏北京：科学出版社，2018.11 ISBN：978-7-03-059763-2 　　本书借由肺癌细胞皮三的视角，将一个正常细胞在多种因素的影响下，发生癌变，并向全身转移，最终导致主人死亡的全过程展现在我们面前。你想了解肿瘤吗？想知到癌症的原因吗？哪些不良的生活习惯会诱发癌症？如果不幸罹患了癌症，要成天自怨自艾，还是笑对人生？各种治疗手段有何利弊？患者和家属应该如何和癌症相处呢？让我们打开这本《皮三日记》，一起走进肺癌细胞的世界。（本期编辑：小文）一起阅读科学! 科学出版社│微信ID：sciencepress-cspm 专业品质学术价值原创好读科学品味点击文中书名、作者、封面可购买本书。; 个人分类: 科学书摘|5931 次阅读|0 个评论

从茶叶中提取的纳米颗粒破坏肺癌细胞达80%（附原文）: 热度 4 zhpd55 2018-5-22 19:04; 从茶叶中提取的纳米颗粒破坏肺癌细胞达80%（附原文）诸平至于茶的历史，在中国至少有 2000 余年之久。茶树，这一古老的经济作物，在中国古代文献中，称为“南方之嘉术” ( 见唐·陆羽《茶经》 ) 。按唐人陆羽的《茶经》所述：「其名有五，一荼，二槚，三蔎，四茗，五荈」，这是说「荼、槚、蔎、茗、荈」这五个名字，指的是一个东西。在查阅《尔雅》对照这几个汉字的意思的同时，也会得出同样的结果。而「荼」这个东西，在诗经中就有记载，如果这样计算，中国茶史则至少有着两千年的历史。但是「荼」和我们现在所说的「茶」是截然不同的两种东西，早期的「荼」更像是一种提神解酒的药物，而非现在常见之饮料，若非病人，谁拿药汤当水喝 ? 像多数药材一样，「荼」最初来自野生的植物，毫无口感可言。虽然难喝，也是稀罕之物，还是有人好这一口。晋之司徒王蒙不仅自己爱喝，还爱强迫别人喝，搞得人们都不敢去他家里做客，这王蒙炮制的茶汤一度被称为「水厄」，传为笑谈。可见，这个「荼」并不是「茶」这样的流行饮料。因此据《茶叶古代从药用到饮用历史及发展》，秦汉时期，茶并非普通百姓的日常饮品，而是更多地以其药用效果出现在人们的生活中。据史料记载，到了三国时期，茶开始在王室贵族等上层社会流行。两晋和南北朝时期，茶作为药用还是饮用，因南北地域和习俗的不同，而经历了一段具有南北差异的过渡期。由于茶叶原产自云南、四川等地，南方饮茶习俗较北方成熟略早。南下的中原贵族逐渐适应了南方的饮茶文化，喜欢上了饮茶。而东晋南渡之初，北伐志士刘琨在信中写道：“前得安州干姜一斤，桂一斤，黄芩一斤，皆所须也。吾体中溃闷，常仰真茶，汝可置之。”可见，北方士族还将茶视为药。更多信息可以参考《中国的茶叶究竟从何时开始》。据斯温西大学（ Swansea University ） 2018 年 5 月 21 日提供的消息，该大学的研究人员从茶叶中提取的纳米颗粒会破坏肺癌细胞，毁坏率高达 80% ，显示出量子点的巨大的潜力。这无疑对于我国产茶区和茶叶新用途提供了一条利好消息，开辟了另一条茶叶消费的新途径。从宏观物体足球、头发到微观量子点的大小尺寸比较见图 1 所示。 Fig. 1 A size comparison in nanometres of a football, human hair and quantum dots, which are less than 10 nanometres. Credit: S Pitchaimuthu, Swansea University 由英国斯温西大学和印度研究小组共同开展的一项新研究显示，从茶叶中提取的纳米颗粒可以抑制肺癌细胞的生长，对于肺癌细胞的破坏高达 80% 。研究小组在测试一种新方法的时候发现了一种叫做量子点的纳米粒子。这些微小颗粒的尺寸小于 10 nm 。而人的头发直径大约是 4 万纳米（ 4000 nm ）。尽管纳米颗粒已经在医疗保健中使用，但量子点最近才引起了研究人员的注意。它们已经在不同的应用中表现出了希望，从电脑和太阳能电池到肿瘤成像和治疗癌症等不同领域都展现出良好的应用前景。然而，如果通过化学方法而得到的量子点，不仅过程复杂、成本昂贵，而且具有毒性副作用。因此，斯温西大学领导的研究小组正在探索一种无毒的植物替代方法，利用茶叶萃取物来制造这些量子点。茶叶作为保健品之一，饮用历史悠久。主要是因为茶叶中含有多种多样的化合物，包括多酚类化合物、氨基酸、维生素和抗氧化剂等对于人体健康有益的化合物。斯温西大学的研究人员将茶叶提取物与硫酸镉（ CdSO 4 ）和硫化钠（ Na 2 S ）混合在一起，让此溶液孵化，这一过程会导致量子点的形成。然后他们把这些量子点应用到肺癌细胞上。他们发现 : （ 1 ）与使用化学物质形成量子点的其他方法相比，茶叶是一种更简单、更便宜、毒性更小的生产量子点的方法。（ 2 ）从茶叶中产生的量子点可以抑制肺癌细胞的生长。（ 3 ）它们侵入癌细胞的纳米孔，并摧毁了其中的 80% 。对于研究者来讲，这是一个令人惊喜的全新的发现。这项研究成果在《应用纳米材料》（ Applied Nano Materials ）发表（见文末附件）—— Kavitha Shivaji, Suganya Mani, Ponnusamy Ponmurugan, Catherine S. De Castro, Matthew Lloyd Davies, Mythili Gnanamangai Balasubramanian, and Sudhagar Pitchaimuthu. Green Synthesis Derived CdS Quantum Dots Using Tea Leaf Extract: Antimicrobial, Bioimaging and Therapeutic Applications in Lung Cancer Cell. ACS Appl. Nano Mater., Just Accepted Manuscript • DOI: 10.1021/acsanm.8b00147 • Publication Date (Web): 09 Mar 2018.这是斯温西大学的专家和来自两所印度大学的同事合作完成的。从茶叶中提取的纳米颗粒会破坏肺癌细胞：量子点具有巨大的潜力。 Fig. 2 Microscope images of A549 lung cancer cell; left = untreated; right = treated with quantum dots. Credit: Swansea University 图 2 是斯温西大学提供的 A549 肺癌细胞的显微镜图像照片。左边照片是未经处理的，而右边的照片是用量子点处理过的。斯温西大学的 Sudhagar Pitchaimuthu 博士是该项目的首席研究员，也是一名 “ 辛鲁 -II” 新星 ( Ser Cymru-II Rising Star Fellow ) ，他说： “ 我们的研究证实了之前的证据，即茶叶提取物可以成为使用化学物质制造量子点的无毒替代品。然而，真正令人惊讶的是这些小点积极地抑制了肺癌细胞的生长。我们没有预料到这一点。与传统的 CdS 纳米颗粒相比，茶叶提取物中提取的 CdS 量子点在癌细胞生物成像中表现出异常的荧光。因此，量子点是探索新癌症治疗方法的一种很有前途的途径。它们也有其他可能的应用，例如在手术室或防晒霜中使用的抗菌涂料。 ” Sudhagar Pitchaimuthu 博士概述了未来的研究计划： “ 在这个令人兴奋的发现的基础上，希望在其他合作者的帮助下，进一步扩大我们的研究范围。我们将研究茶叶提取物在癌症细胞成像中的作用，以及量子点与癌细胞之间的界面。我们希望建立一个 “ 量子点工厂 ” ，让我们能够更全面地探索它们的使用方式。 ” 其他合作者包括来自印度的 K. S. Rangasamy 技术学院（ K. S. Rangasamy College of Technology, India ）和印度的巴拉特大学（ Bharathiar University, India ）的研究人员。更多信息请注意浏览原文或者相关报道。 Green Synthesis Derived CdS Quantum Dots Using Tea Leaf Extract.pdf; 个人分类: 健康生活|5620 次阅读|30 个评论

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