科学家开发出一种纳米线设备，可通过尿液测试检测癌症

使用纳米线提取MicroRNA。将尿液样本引入设备后，纳米线基质会通过静电力捕获细胞外囊泡。然后可以从底物中直接提取MicroRNA。高雄康

以名古屋大学为中心的研究人员已经开发出一种纳米线设备，能够检测微观水平的潜在与癌症有关的尿标记物。

单元通过许多不同的机制彼此通信。其中一些机制是众所周知的：例如，在动物中，掠夺性威胁会驱使去甲肾上腺素释放，去甲肾上腺素通过血液传播并触发心脏和肌肉细胞，引发“战斗或逃跑”反应。

细胞运输的一种更鲜为人知的模式是细胞外囊泡（EV）。电动汽车可以被认为是细胞的小“块”，它们能够被夹住并在体内循环，从而将信使货物运送到其他细胞。这些信使已被越来越多地视为细胞间通信的关键介体。

在《科学进展》上发表的一项新研究中，名古屋大学的研究人员开发了一种新型医疗设备，该设备可以有效捕获这些电动汽车，并有可能将其用于筛查癌症。

图1：使用纳米线与常规收集进行microRNA提取的比较。（a）散点图比较了用纳米线装置提取的microRNA的归一化强度与通过超速离心的常规收集强度。（b）直方图显示了通过纳米线（红色）和超速离心（蓝色）收集的不同荧光强度的microRNA种类的频率。散点图和直方图分析均显示出使用纳米线技术提取的microRNA的丰度明显更高。© 高水康男

电动汽车可能作为临床标志物有用。电动汽车中包含的分子组成可能为某些疾病提供诊断标志。主要作者Takao Yasui解释说。“对于任何领域的医生来说，当前的挑战是找到一种非侵入性的诊断工具，使他们能够定期监视患者，例如简单的尿液检查。”

在发现的许多电动汽车分子中，有微小RNA（microRNA），它们是核糖核酸的短片段，在正常细胞生物学中起着重要的作用。至关重要的是，尿液中某些microRNA的存在可能会成为严重状况（如膀胱癌和前列腺癌）的危险信号。因此，尽管这种重要货物理论上可以帮助医生诊断癌症，但仍然需要克服许多技术障碍。这样的障碍之一：找到一种可行的方法来捕获足够数量的电动汽车，以便在常规临床环境中对其进行分析。

尿液中的电动汽车含量极低，不到液体总体积的0.01％。这是其诊断实用程序的主要障碍。 Yasui指出。我们的解决方案是将氧化锌纳米线嵌入一种特殊的聚合物中，以产生一种我们认为在捕获这些囊泡方面非常有效的材料。我们的发现表明该设备确实非常有效。我们获得了超过99％的收集率，超过了超速离心以及该领域目前正在使用的其他方法。

图2：鉴定健康供体和癌症患者中不同的microRNA模式。纳米线提取允许使用从患者收集的尿液样本一次比较许多microRNA。每个microRNA的表达显示为低/下调（蓝色），中间（黑色）或高/上调（黄色）。当比较健康供体（）和癌症患者（+）时，该分析揭示了microRNA组的−独特表达模式。© 高水康男

为了测试其设备的实用性，研究小组比较了从健康患者中分离出的EV的microRNA与从已经被诊断出患有膀胱癌，前列腺癌和其他形式的癌症的患者中分离出的EV的microRNA。值得注意的是，他们的技术仅需1毫升尿液，远比常规检查中提供的典型“沉积物”要多，并且发现与标准的超速离心方法相比，其数量和类型明显更多。

“找到一种特定的，可再现的标记来帮助确认癌症诊断是困难的。对于microRNA来说尤其如此，microRNA是该领域中相对较新的一类标记。”合著者Yoshinobu Baba解释说。有时发现仅一种可靠的microRNA被认为是成功的。使用这种方法，我们惊讶地发现，不仅是一种微小的RNA，而且其全部组合可能与不同类型的癌症有关。这些发现当然是初步的，但是我们希望我们的设备能够为更轻松地尽早诊断威胁生命的疾病奠定基础。

出版物：Takao Yasui等人，“通过纳米线揭示了大量与癌症相关的尿微RNA候选物”，《科学进展》，2017年12月15日：卷3号12，e1701133； DOI：10.1126 / sciadv.1701133