腫瘤標志物檢測是癌癥早期篩查的重要手段之一，但目前的腫瘤標志物檢測面臨著靈敏度不足和特異性有限雙重技術瓶頸。針對這一挑戰，齊魯師范學院化學與化工學院張艷教授團隊受自然界蒲公英種子傳播機制啟發，研發出“蒲公英狀納米探針檢測平臺”。該成果日前發表于美國化學會旗下《分析化學》期刊上，其為解決生命科學領域的痕量分子檢測難題提供了創新性解決方案。
何為蒲公英狀納米探針檢測平臺?其如何在癌癥早期診斷篩查中大顯身手?帶著這些問題，記者采訪了相關專家。
目標瞄準“搗蛋分子”
“人體細胞里有一種叫N6-甲基腺苷(m6A)的‘小記號’，它像便利貼一樣貼在基因上，能夠像指揮官一樣調控基因開關，既能約束癌細胞，也能放縱癌細胞。”張艷舉例說，比如某些能阻止癌細胞生長的抑癌基因需要掛著m6A標簽，才能保持活躍狀態，從而有效阻止癌細胞異常增殖。但癌細胞很狡猾，它們會派出一種名叫FTO的去甲基化酶，這個“搗蛋分子”能夠像橡皮擦一樣擦掉m6A標簽，導致抑癌基因失靈，癌細胞就開始瘋狂增殖、轉移，甚至化療藥物的治療效果都會因此大打折扣。尤其在膠質瘤、白血病等癌癥中，FTO的破壞力更強，被專家稱為癌細胞的“幫兇”。
為了逮住這個“搗蛋分子”，張艷和同事們受蒲公英種子傳播的啟發，設計出超靈敏的“蒲公英狀納米探針”用于檢測FTO。張艷向記者解釋：“蒲公英種子成熟后會隨風飄散，種子上的小絨毛能帶著種子找到新土壤。我們把這種‘主動離散—精準落地’的機制應用到了癌癥早期檢測里。”
在她們的設計里，磁性微粒如同蒲公英的花托，可在表面攜帶能識別FTO的“特異性觸角”——即經過設計的DNA序列。蒲公英的“種子”則是攜帶另一種DNA序列的金納米顆粒，每個“種子”上綁著熒光信號燈即熒光分子。當“花托”和“種子”通過互補DNA“手拉手”連在一起時，會形成類似蒲公英冠毛球的聚集體。一旦檢測樣本里有FTO，“花托”上的識別觸角就會精準識別并啟動一系列反應，其工作過程就像風吹動蒲公英一樣，把大量的“種子”從“花托”上“吹散”。
張艷提到，更巧妙的是，每個“種子”攜帶的熒光信號燈通過外切酶切割，能釋放更多熒光分子，把信號放大成“千倍煙花”。這樣一來，哪怕只有極少量的FTO，也能被“看得”一清二楚。
讓癌癥早篩像測血糖一樣簡單
“我們的研究目標，是讓癌癥早期篩查能像測血糖一樣簡單。”張艷說，未來如果能在血液中檢測到FTO異常升高，可能就是癌癥的早期信號;更關鍵的是，通過檢測FTO水平，醫生還能根據患者FTO水平“定制”FTO抑制劑用量，讓治療效果最大化。
該項成果的研發者之一、齊魯師范學院化學與化工學院講師王新燕告訴記者，與傳統檢測方法相比，蒲公英狀納米探針具有多重優勢。首先，其首次將蒲公英的種子傳播機制引入分子檢測領域，實現了信號載體的高效富集與可控釋放;其次，通過納米載體多重負載和酶促級聯反應實現雙重信號放大，單個FTO分子可觸發指數級熒光信號的釋放;此外，通過磁性分離技術有效去除未反應探針，并能過濾血液、組織液中的雜質(如其他蛋白或酶)，避免生物干擾，結合全內反射熒光顯微鏡(TIRF)的單分子檢測模式，信噪比顯著提高。
“重要的是，蒲公英狀納米探針檢測平臺的應用場景廣泛。”張艷說，該平臺既可以檢測純化的FTO，也可分析細胞裂解液和組織樣本提取物中的FTO，并且可以滿足抑制劑篩選和臨床診斷的多種需求。
張艷介紹，希望未來通過檢測血液中FTO的活性，就能揪出潛伏的癌細胞，還能用FTO抑制劑鎖死FTO的功能，相當于給失控的癌細胞重新裝上m6A“剎車片”，從而抑制癌細胞增殖。
（責任編輯：華康）
