湖北大学李金华团队联合武大人民医院《AHM》：协同防污策略助力外泌体miRNA-196a的高灵敏度检测诊断胰腺癌

胰腺癌是一种常见于消化道的恶性肿瘤，在肿瘤学中常被称为“癌中之王”。由于预后不良，患者的5年生存率低于5%。在过去的十年中，对遗传学、治疗反应和肿瘤组成的深入研究提高了胰腺癌患者的生存率。因此，胰腺癌的早期发现和诊断具有重要意义，可以有效改善胰腺癌患者的预后，提高生存率。然而，由于胰腺癌诊断的复杂性，缺乏高度特异性的早期肿瘤检测生物标志物，使得常规筛查不可行。在复杂的生物流体环境中，非特异性吸附普遍存在，这给低浓度生物标志物的准确检测带来了挑战。因此，检测高特异性标志物，开发高灵敏、高防污的检测策略，提高临床诊断的准确性对于诊断胰腺癌十分重要。

2025年2月11日，湖北大学新能源与电气工程学院李金华教授团队联合武汉大学人民医院在《Advanced Healthcare Materials》杂志在线发表了题为“Accurate Diagnosis of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma by Detection of miRNA-196a Biomarker in Exosome Using Solution-Gated Graphene Transistor with Antifouling Design”的工作。该团队成功开发出一种基于溶液门控石墨烯晶体管（SGCT）的高灵敏度生物传感器。研究团队创新性地将牛血清白蛋白（BSA）与聚腺嘌呤（polyA₈）结合，利用协同防污策略对传感器表面进行防污改性。通过检测外泌体中的miRNA-196a生物标志物，可在25分钟内实现胰腺导管腺癌（PDAC）的精准诊断，灵敏度高达1.82×10^－19 M，临床诊断准确率超过现有标准方法，为胰腺癌早期筛查带来新的突破。（图1）

图1. SGGT传感器检测外泌体miRNA-196a的过程示意图

【文章要点】

在这项工作中，作者采用BSA和polyA₈的协同防污策略，在传感器表面构建防护层。为了验证我们的防污设计的有效性，将miRNA-196a溶液添加到血浆（稀释10倍）中，以测试传感器的防污能力。如图2所示，结果表明，BSA和polyA₈的协同防污作用可以很好地防止非特异性吸附，降低非特异性分子的敏感性，保证靶生物标志物的检测有良好的响应信号。传感器在模拟样品中表现出优异的稳定性，保证了测试结果的可靠性和准确性。同时，研究了该传感器的选择性。该传感器能够很好地将miRNA-196a生物标志物与其他干扰分子区分开来，说明该传感器对miRNA-196a生物标志物具有优异的选择性。

图2. 抗污染性能测试和选择性测试

测试SGGT传感器灵敏度测试和实时检测。如图3所示，结果表明，该传感器可以在25分钟内实现胰腺导管腺癌（PDAC）的精准诊断，灵敏度高达1.82×10^－19 M，检测范围在1×10^－8 M~1×10^－18 M。该传感器可以实现高灵敏度和快速检测，为胰腺癌临床样本检测提供了平台。

图3. 灵敏度测试和实时检测

进一步，对SGGT传感器在一系列临床样本上进行初步测试，探索其在临床诊断中的应用潜力，为SGGT传感器在临床检测中的实际应用及其防污策略提供更有力的实验依据。通过超速离心法提取了血浆样本中的外泌体。使用所设计的SGGT传感器对外泌体中的miRNA-196a的浓度进行检测，结果如图4所示。目前的探索性发现验证了生物传感器在临床诊断中的潜在应用。临床实验验证了miRNA-196a的ROC值可达0.98，在临床诊断中的检出率高于CA19-9生物标志物。miRNA-196a检测可以很好地区分PDAC和非PDAC受试者。目前的探索性发现验证了生物传感器在临床诊断中的潜在应用。

图4. 临床样本检测

【结论与展望】

作者及其团队成功制作了一种具有防污设计的SGGT传感器，用于检测PDAC诊断的外泌体中miRNA-196a生物标志物的无扩增和无标记检测，为快速准确检测PDAC和改善预后提供了很好的策略。作者最后介绍到，随着这一技术的进一步推广和应用，研究团队希望能够在临床上实现更广泛的应用，为更多胰腺癌患者带来福音。更重要的是，该协同防污策略也可以应用于检测复杂临床样品中的其他miRNA或蛋白质。

这一成果近期发表在Advanced Healthcare Materials上，文章的第一作者是湖北大学新能源与电气工程学院硕士研究生宋鹏。

原文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202404572