细胞外囊泡是（EVs）由多种细胞类型分泌的脂质双层封闭的纳米级囊泡，构成了一个异质性群体。它们作为液体活检中的新兴循环生物标志物，已受到广泛关注。除了携带了其亲代细胞的遗传物质外，EVs还富含大量聚糖，这些聚糖结构在肿瘤发展的各个阶段扮演着关键角色。尽管EV聚糖有望成为癌症的非侵入性生物标记物，但其临床应用受到多种因素的限制，包括聚糖结构的复杂性、EV在体液中的异质性以及缺乏实用的分析方法等。
现有的分析方法如质谱技术和凝集素阵列技术可以实现EVs聚糖的分析。但质谱技术需要昂贵的设备、多步骤的EVs分离、以及专业的操作技能。凝集素微阵列技术的灵敏度可能会受到EVs扩散限制的影响，大大地限制了EVs聚糖在临床中的应用。为了揭示EV聚糖表达并将其应用于临床实践，亟需开发EV分离和分析的新方法。2024年9月5日，厦门大学朱志教授课题组在Journal of the American Chemical Society在线发表题为“Fingerprint Profiling of Glycans on Extracellular Vesicles via Lectin-Induced Aggregation Strategy for Precise Cancer Diagnostics”的研究论文（J. Am. Chem. Soc. 2024，https://doi.org/10.1021/jacs.4c10390），开发了一种膜特异性分离和凝集素诱导EV聚集（MESSAGE）策略，实现了血浆中EV聚糖图谱的快速、高灵敏、选择性分析，并将该策略用于结直肠癌（CRC）精准早期诊断、转移监测。
受EVs的膜结构及其表面聚糖的特性的启发，作者首先利用膜特异性识别探针（去硫生物素标记-PEG-DSPE）对EVs进行无偏倚标记，通过链霉亲和素修饰磁珠对EVs进行高效富集。接着，利用生物素与去硫生物素和链霉亲和素的亲和力差异，按需释放EVs。然后，凝集素可以特异识别EV表面存在的聚糖结构，通过凝集素诱导的EV聚集策略，将EV聚糖表达转化为动态光散射（DLS）可检测的尺寸信号。最后，利用凝集素组合绘制疾病EVs中聚糖指纹图谱，整合机器学习算法，在复杂体液中实现疾病特征的早期检测，并能够特异性评估癌症转移。综上，整个MESSAGE流程可以很容易地以用户友好的低成本方式完成（1.27美元/每个聚糖检测）。与传统分离策略（UC）相比，膜特异性分离方法可实现高效的EV分离，从而简化了冗长的超速离心方案，并消除了对笨重或昂贵设备的需求。其次，在液相中利用EV聚糖和凝集素之间的多价结合相互作用，缩短传统固-液界面聚糖检测方法的时间，从而有利于灵敏和快速的获得疾病相关EVs的聚糖指纹图谱。最后，融合机器学习算法，显著提升了数据处理的精确性。此外，研究表明，EV聚糖可以作为液体活检的潜在生物标志物，为精准医疗领域提供了一种新的工具。
该工作在厦门大学化学化工学院朱志教授的指导下完成。2021级博士生张桂华为论文的第一作者。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费等资助。参考文献：Fingerprint Profiling of Glycans on Extracellular Vesicles via Lectin-Induced Aggregation Strategy for Precise Cancer Diagnostics, J. Am. Chem. Soc. 2024, doi: https://doi.org/10.1021/jacs.4c10390, Epub 2024 Sep 5.
