氧化石墨烯辅助癌症的早期检测

Ultrasensitive and Selective Detection of a Prognostic Indicator in Early-Stage Cancer Using Graphene Oxide and Carbon Nanotubes

作为目前最热门的二维纳米材料,石墨烯及其衍生物在医疗领域会有什么样的应用呢?中国科学院长春应用化学研究所曲晓刚研究员的研究组及日本甲南大学的合作者们研究了氧化石墨烯在癌症检测方面的应用。

Cyclin A2是细胞周期蛋白(cyclin)家族的一员,它对于细胞复制及翻译的启动和细胞周期调节起着关键的作用,而且,Cyclin A2在很多类型的癌症中都会过表达,它已成为早期癌症的预警指标和很有希望的抗癌靶点。因此,发展一种可以简便、灵敏及高选择性检测Cyclin A2的方法对于早期癌症的诊断预测及治疗具有重要意义。但是,由于大多数的肽与蛋白结合而不能产生一个容易测量的输出信号,这严重阻碍了肽作为检测探针对蛋白的均相检测。现在,大多数均相检测蛋白的方法是基于蛋白-抗体之间的相互作用,严重限制了这种方法的使用。

曲晓刚研究员及同事们使用荧光标记的p21 (WAF-1)衍生的Cyclin A2结合序列,并借助于氧化石墨烯或者单壁碳纳米管超强的荧光淬灭能力,发展了一种简便的、高灵敏和选择性的信号增强的荧光方法来检测早期癌症的预警指标Cyclin A2。他们通过实验发现,对于Cyclin A2的检测,氧化石墨烯(GO)比单壁碳纳米管(SWNTs)更具优越性。用GO得到的直接检测限为0.5 nM,比用SWNTs优异10倍,而比最近报道的用复杂大环分子修饰的p21 (WAF-1) 肽的方法优异1200倍。该方法独特的优点在于它是均相的,“mix and read”,不需要洗涤、长时间的培育步骤或者复杂的样品制备。另外,它是基于荧光增强实现检测的,所以可以用多孔板进行高通量的筛选。而且,这种方法也可通过改变相应的肽探针扩展到其它的非酶蛋白的检测。通过使用不同染料标记的多个寡聚肽识别探针,可实现蛋白的多元检测。

氧化石墨烯目前可以低成本大规模的制备,为此,这种新方法有望实现简便、廉价、高灵敏和选择性的检测肽-蛋白间的相互作用,为发展具有临床应用价值的特定蛋白分析和疾病早期诊断奠定基础。 

X. Wang et al. DOI: 10.1002/adfm.201001118