現(xiàn)場快檢腫瘤標志物?當3D打印生物傳感器遇上ChemiDoc MP熒光成像

來源: | 作者:/ | 發(fā)布時間: 2025-05-29 | 290 次瀏覽 | 分享到:

肝癌是全球范圍內(nèi)惡性腫瘤之一，占所有癌癥相關(guān)死亡的8.3%。早期診斷和及時治療對于提高肝癌患者的治愈率至關(guān)重要。血清甲胎蛋白（AFP）和癌胚抗原（CEA）是兩種重要的肝癌腫瘤標志物。臨床上常用的AFP和CEA檢測方法是ELISA，但其靈敏度較低、操作復雜且耗時。

上海大學與約翰霍普金斯大學的聯(lián)合研究團隊開發(fā)一種基于熒光RNA適配體的滾環(huán)轉(zhuǎn)錄（FRA-RCT）技術(shù)，用于同時檢測肝癌生物標志物AFP和CEA，有望在臨床實踐中實現(xiàn)肝癌的早期診斷和精準治療（參考文獻1）。該方法的優(yōu)勢包括：

高靈敏度與特異性：FRA-RCT技術(shù)能夠同時檢測AFP和CEA，檢測限低至1.104 pg/mL和1.22 pg/mL，比傳統(tǒng)ELISA方法更靈敏。
無標記檢測：無需使用傳統(tǒng)的多標記探針，減少了復雜性和成本。
臨床應用潛力：成功區(qū)分肝癌患者和健康對照組的血清樣本，適用于現(xiàn)場快速檢測（POCT）。
便攜性與高通量：結(jié)合3D打印技術(shù)開發(fā)的便攜式芯片，可實現(xiàn)多目標的現(xiàn)場快速檢測。

下圖說明了熒光RNA適配體的滾環(huán)轉(zhuǎn)錄（FRA-RCT）技術(shù)檢測甲胎蛋白和癌胚抗原的設(shè)計原理。

1.適配體探針（A-probe）包含AFP適配體（紅色）和CEA適配體（藍色），分別用于特異性識別AFP和CEA。兩個適配體之間通過腺嘌呤核苷酸（紫色）作為連接鏈。

2.將A-probe與目標蛋白（AFP和/或CEA）在37°C下孵育2小時，使A-probe與目標蛋白結(jié)合。

3.將觸發(fā)鏈（T-probe）加入到反應體系中，與A-probe的互補序列結(jié)合。

4.將墊鎖探針（Padlock Probe）加入到反應體系中，墊鎖探針的兩端序列與觸發(fā)鏈互補。

5.將墊鎖探針（Padlock Probe）加入到反應體系中，墊鎖探針的兩端序列與觸發(fā)鏈互補。

6.將墊鎖探針（Padlock Probe）加入到反應體系中，墊鎖探針的兩端序列與觸發(fā)鏈互補。

7.將墊鎖探針（Padlock Probe）加入到反應體系中，墊鎖探針的兩端序列與觸發(fā)鏈互補。

8.熒光成像檢測DFHBI和MG結(jié)合后的熒光信號。熒光信號的強度與AFP和CEA的濃度成正比，通過標準曲線可以定量分析AFP和CEA的濃度。

通過檢測實際臨床樣本，證明FRA-RCT技術(shù)能夠準確檢測AFP和CEA的濃度，并區(qū)分肝癌患者和健康個體。FRA-RCT技術(shù)的檢測結(jié)果與ELISA方法的結(jié)果一致，證明了其準確性和可靠性。

研究團隊進一步將FRA-RCT技術(shù)結(jié)合3D芯片打印，用于現(xiàn)場快速檢測（POCT）肝癌生物標志物AFP和CEA。使用3D打印技術(shù)制造的6×8孔透明芯片，每個樣本孔的尺寸為5×5×2mm，配備緊密的蓋子，防止外部污染。

通過3D打印技術(shù)制造的芯片，實現(xiàn)了AFP和CEA的現(xiàn)場快速檢測，具有便攜性和高通量的特點。芯片檢測的檢測限低至4.28pg/mL（AFP）和4.13pg/mL（CEA），表現(xiàn)出高靈敏度和特異性。能夠有效區(qū)分健康和肝癌血清樣本，檢測結(jié)果與ELISA方法一致，驗證了其在臨床應用中的潛力。

熒光成像：使用Bio-Rad ChemiDoc MP成像系統(tǒng)獲取芯片的熒光圖像。實驗中，將含有不同濃度AFP和CEA的血清樣本加入芯片，經(jīng)過FRA-RCT反應后，通過成像系統(tǒng)觀察熒光變化。
熒光強度分析：使用ImageJ軟件分析每個樣本孔的平均熒光強度（MFI），并繪制濃度與熒光強度的線性關(guān)系。

ChemiDoc MP系統(tǒng)出色的靈敏度、優(yōu)異的熒光成像功能為檢測低濃度標志物提供了精準可視化支持。該系統(tǒng)不僅具有冷CCD感光元件、獨特的定焦鏡頭，其內(nèi)部也加入了降低熒光背景的特殊涂層，大大提升了熒光成像效果。

ChemiDoc MP全能成像系統(tǒng)

Bio-Rad ChemiDoc MP全能型成像系統(tǒng)具有獨特的五通道熒光，波長覆蓋從藍、綠、紅到近紅外，具備完整的分子成像功能，如核酸凝膠成像、蛋白凝膠成像、Western Blot化學發(fā)光成像、WesternBlot多色熒光成像、紅外熒光成像及免染成像，甚至具備切膠功能。ChemiDoc MP系統(tǒng)搭載了創(chuàng)新的CCD芯片及光學定焦鏡頭，保證了成像所必需的靈敏度與分辨率。