作为纳米级细胞外囊泡，肿瘤微环境中的外泌体直接参与细胞间通信和肿瘤的增殖过程，外泌体及其所携带的核酸、蛋白分子是理想的生物标志物，能够作为癌症诊断和治疗中的关键指标判断癌症恶性程度和转移情况。其中，外泌体miRNA通过外泌体从宿主细胞转移到受体细胞中，参与癌症的转移和扩散，可以作为癌症诊断和治疗中的一个关键指标。因此，开发对肿瘤微环境中外泌体miRNA快速、准确的分析方法具有重要意义。近年来，电化学发光（ECL）纳米传感器在外泌体检测中体现出操作简单、检测灵敏度高、响应速度快等优势。能够为外泌体的分析提供高效的传感平台，提高检测效率。
近期，吉林大学化学学院马强教授课题组与吉林大学中日联谊医院甲状腺外科李世杰副主任医师合作，基于等离子体纳米结构建立的表面等离激元耦合电化学发光（SPC-ECL）分析方法设计了偏振ECL传感器并对甲状腺癌肿瘤微环境中外泌体的miRNA-146b-5p进行检测。相关成果以“3D Plasmonic Nanostructure-Based Polarized ECL Sensor for Exosome Detection in Tumor Microenvironment”为题发表于ACS Sensors（DOI: 10.1021/acssensors.3c00111）。第一作者是吉林大学硕士研究生王培琳。
这项工作中以MoS2 QDs@PLGA 纳米粒子作为ECL发光体，将银纳米线和金纳米星作为结构单元构筑三维等离子体纳米结构以提供电磁热点增强ECL信号。结合目标催化发夹自组装策略构建了具有偏振增强能力的高灵敏SPC-ECL传感器。miRNA-146b-5p在甲状腺癌中的高表达水平与癌症恶性程度正相关。通过收集甲状腺癌根治术中癌组织及癌旁组织穿刺洗脱液，对甲状腺癌肿瘤微环境中外泌体miRNA-146b-5p的表达水平进行分析。
图1. 基于三维等离子体纳米结构的偏振ECL传感器对肿瘤微环境中外泌体miRNA检测示意图
检测结果表明外泌体的miRNA-146b-5p在肿瘤微环境中的含量明显高于癌旁组织微环境中的含量。结合病理诊断信息证明检测结果与临床分析中对癌症恶性程度与转移行为的判断结果一致，外泌体中miRNA-146b-5p高表达的患者易发生继发性颈部淋巴结转移，证明外泌体的miRNA与肿瘤的侵袭性行为和转移特性具有相关性。这项研究工作为肿瘤外泌体的检测提供了新的分析方法，具有临床诊断应用潜力。
图2. 偏振ECL传感器对miRNA-146b-5p的检测性能及其对甲状腺癌肿瘤微环境和癌旁微环境中外泌体miRNA-146b-5p的检测结果。
参考文献：
3D Plasmonic Nanostructure-Based Polarized ECL Sensor for Exosome Detection in Tumor Microenvironment. ACS Sensors. DOI: 10.1021/acssensors.3c00111.
外泌体资讯网 ACS Sensors|吉林大学马强团队：表面等离激元耦合ECL传感策略对甲状腺癌肿瘤微环境中外泌体的检测研究
