系统性红斑狼疮(SLE)是一种人体免疫反应失常引起的自身免疫性疾病，常见疲劳、关节肌肉疼痛、脸颊和鼻梁出现蝴蝶样红斑、发热等症状，其确切病因尚不清楚，且难以诊断。因此亟须开发针对SLE诊断和疗效评估的无创液体活检工具，以满足临床检测与诊疗的需求。近日，华东理工大学钱若灿团队与上海交通大学附属瑞金医院刘洪磊团队合作，在Talanta杂志发表题为“A plasmonic nanoparticle-embedded polydopamine substrate for fluorescence detection of extracellular vesicle biomarkers in serum and urine from patients with systemic lupus erythematosus”的文章 (2022 May 27;247:123620)，基于聚多巴胺包裹的等离子体金纳米颗粒，构建了针对体液中细胞外囊泡(EV)捕获与分析的聚多巴胺复合基底，对SLE患者血清和尿液中EV携带的生物标志物进行了靶向标记与可视化监测，共分析了三种EV生物标志物，即程序性细胞死亡蛋白-1 (PD-1)、microRNA-146a (miRNA-146a)和唾液酸(SA)。
传统上，SLE主要是通过检测特异性自身抗体和观察皮肤、关节、脏器等身体部位的物理变化来进行诊断。目前，研究者正不断改进SLE液体检测技术，但对SLE患者体液中EV携带的多组分生物标志物进行检测仍是一项挑战。据报道，EV中microRNA、糖蛋白等生物标志物参与免疫调节和狼疮的发病机制。然而，SLE患者EV中相关生物标志物的水平是否能与正常对照区分还未得到充分的研究。外周血和尿液中的一些细胞事件，如免疫细胞激活、自噬和细胞死亡，包括凋亡、程序性坏死、细胞焦亡和NETosis，可以释放带有生物活性分子的EV，所有这些细胞事件可通过分泌EV和分子参与SLE的发病机制。同时检测外周血和尿液中EV携带的生物标志物有可能作为评估SLE疾病发展程度和预后的有效工具。因此，对体液EV中SLE生物标志物进行精准分析对SLE的临床诊断具有重要意义。该工作设计了一种基于内嵌等离子体纳米粒子聚多巴胺复合基底的EV检测平台。该多功能检测平台能够在复杂环境中捕获EV，并同时检测三种EV生物标记物，即SA、miRNA-146a和PD-1。首先利用聚多巴胺在金纳米颗粒表面形成聚合物层。然后基于聚多巴胺层将小分子单磺酰氨基苯硼酸(DAPB)通过硼酸基团和邻苯二酚基团的可逆共轭连接修饰到金纳米颗粒表面，以实现对SA的特异性标记。此外，通过π-π相互作用将发夹DNA分子信标(MB，与miRNA-146a互补)修饰在聚多巴胺层上。为了有效捕获体液中EV，将二十八烷酸(MA)分子通过肽键修饰在金纳米颗粒表面，基于疏水相互作用捕获EV。同时，CD63适配体(Apt)通过其5 '端巯基被修饰到金纳米颗粒表面，可特异性识别EV标志物CD63。在MA和Apt捕获EV后，通过激光照射使EV膜破裂，在短时间内诱导miRNA-146a的释放，利用MB对miRNA-146a进行特异性识别。最后，用荧光标记的抗PD-1抗体标记EV样本，以确定PD-1在EV表面的表达水平。因此，该平台可以实现对体液中EV携带的三种典型生物标志物的可视化荧光检测。
示意图 基于内嵌等离子体纳米粒子聚多巴胺复合基底检测血清和尿液中细胞外囊泡生物标志物
这项工作首次实现了体液中EV生物标志物SA、miRNA-146a和PD-1的同时荧光检测，并用于评估SLE患者的病理发展和治疗预后情况，结果表明这些生物标志物与SLE的发生密切相关。此外，该研究还基于EV携带的这三种生物标志物的表达水平实现了SLE未经治疗的患者、经过治疗的患者与健康对照的区分。该方法在复杂的临床样本中具有良好的选择性和稳定性，有望实现对SLE发病情况的预检。
a) 健康对照组、未接受治疗的SLE患者和接受治疗的患者中EV的平均蓝色(SA)、绿色(miRNA-146a)和红色(PD-1)通道荧光强度。b) 血液和尿液中EV的平均蓝色、绿色和红色通道荧光强度。c) SA、miRNA-146a和PD-1在SLE患者中的表达趋势
参考文献：A plasmonic nanoparticle-embedded polydopamine substrate for fluorescence detection of extracellular vesicle biomarkers in serum and urine from patients with systemic lupus erythematosus. Talanta247 (2022) 123620 doi: 10.1016/j.talanta.2022.123620
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