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

來(lái)源: | 作者:/ | 發(fā)布時(shí)間: 2025-05-29 | 276 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(shí)治療對(duì)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(biāo)志物。臨床上常用的AFP和CEA檢測(cè)方法是ELISA，但其靈敏度較低、操作復(fù)雜且耗時(shí)。

上海大學(xué)與約翰霍普金斯大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)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(shí)檢測(cè)肝癌生物標(biāo)志物AFP和CEA，有望在臨床實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)肝癌的早期診斷和精準(zhǔn)治療（參考文獻(xiàn)1）。該方法的優(yōu)勢(shì)包括：

高靈敏度與特異性：FRA-RCT技術(shù)能夠同時(shí)檢測(cè)AFP和CEA，檢測(cè)限低至1.104 pg/mL和1.22 pg/mL，比傳統(tǒng)ELISA方法更靈敏。
無(wú)標(biāo)記檢測(cè)：無(wú)需使用傳統(tǒng)的多標(biāo)記探針，減少了復(fù)雜性和成本。
臨床應(yīng)用潛力：成功區(qū)分肝癌患者和健康對(duì)照組的血清樣本，適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)（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(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。

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(cè)甲胎蛋白和癌胚抗原的設(shè)計(jì)原理。

1.適配體探針（A-probe）包含AFP適配體（紅色）和CEA適配體（藍(lán)色），分別用于特異性識(shí)別AFP和CEA。兩個(gè)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(biāo)蛋白（AFP和/或CEA）在37°C下孵育2小時(shí)，使A-probe與目標(biāo)蛋白結(jié)合。

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

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

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

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

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

8.熒光成像檢測(cè)DFHBI和MG結(jié)合后的熒光信號(hào)。熒光信號(hào)的強(qiáng)度與AFP和CEA的濃度成正比，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線可以定量分析AFP和CEA的濃度。

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

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將FRA-RCT技術(shù)結(jié)合3D芯片打印，用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)（POCT）肝癌生物標(biāo)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(gè)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(shí)現(xiàn)了AFP和CEA的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，具有便攜性和高通量的特點(diǎn)。芯片檢測(cè)的檢測(cè)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(cè)結(jié)果與ELISA方法一致，驗(yàn)證了其在臨床應(yīng)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(shí)驗(yàn)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(yīng)后，通過成像系統(tǒng)觀察熒光變化。
熒光強(qiáng)度分析：使用ImageJ軟件分析每個(gè)樣本孔的平均熒光強(qiáng)度（MFI），并繪制濃度與熒光強(qiáng)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(cè)低濃度標(biāo)志物提供了精準(zhǔn)可視化支持。該系統(tǒng)不僅具有冷CCD感光元件、獨(dú)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(dú)特的五通道熒光，波長(zhǎng)覆蓋從藍(lán)、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(xué)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(xué)定焦鏡頭，保證了成像所必需的靈敏度與分辨率。