Small Methods:仿生牙齿敏感机制的超灵敏、高选择性体液筛查口腔癌技术

口腔癌是常见的恶性肿瘤疾病,全球每年约有50万新发病例和15万人死亡,造成巨大的经济损失和心理负担。能否及时发现肿瘤的局部复发和周围转移会严重影响临床治疗的有效性及生存率。因此,迫切需要一种能够有效辅助早期诊断复发和转移的方法,以降低口腔癌并发症引起的发病率和死亡率。在口腔癌症的诊断过程中,组织活检是判断细微结构异常并评估肿瘤侵袭性金标准,但该方法具有创伤面积大、价格昂贵并以条件实验室为基础,难以应用于长周期的反复性观察。此外,疾病的进展要明显早于病变的出现。因此,利用生物体液活检和成像引导的癌症治疗现在正迅速崛起,为癌症精准治疗提供新的思路。

北京大学口腔医院卫彦教授课题组针对生物体液检测方法筛查口腔癌这一挑战进行了研究。半胱氨酸蛋白酶抑制剂B(CSTB)最近被证明是口腔鳞癌局部复发的一个敏感和独立的预测因子,它可以帮助区分是否有淋巴结转移的患者,但其在健康人群口内含量较低,在患有鳞癌及转移鳞癌患者唾液中含量更低,难以被探查到。因此,受到牙齿敏感信号主要由非对称性牙本质小管传导的启示,卫彦教授课题组想到采用非对称纳米孔道对唾液中CSTB进行痕量探查,从而辅助临床医生在手术前对口腔鳞癌的TNM分类进行有前景和可靠的诊断,并设计治疗策略。

通过在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上设计非对称纳米孔道,将CSTB特异性单克抗体锚定在纳米孔道内壁,使得非对称纳米孔道功能化。基于唾液样品中的CSTB与固定在纳米通道上的抗体之间的抗原-抗体免疫反应引起的内部空间形貌和内壁物理化学改变,检测变化前后纳米通道两端的不同离子电流,从而反应CSTB的痕量浓度及变化值,其对于CSTB的检测范围在10-9 g/mL-10-12 g/mL。除了超灵敏外,由于单克隆抗体对抗原的特异性结合能力,功能化纳米通道对CSTB也表现出比唾液中共存的结构相似的生物蛋白分子更高的选择性。该检测方法的有效性在口腔鳞癌的临床病例中也得到了证实,是一种无创、快速、简单、经济有效、特异性高的体液活检技术,用于辅助临床诊断和癌症的早期干预。该方法可以利用功能化的不对称纳米通道追踪唾液中CSTB的痕量水平,也有较高的分析价值和应用潜力。未来可以用于检测体液中的多项生物标志物,是实时监测癌症进展和治疗反馈的一种高效选择。 相关结果发表在Small Methods上(DOI: 10.1002/smtd.202001205)。