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卵巢癌的早期筛查:生物传感器技术的案例

迈克尔汤普森

多伦多大学化学系,多伦多80圣乔治街,加拿大M5S 3H6

*通讯作者:Michael Thompson,多伦多大学化学系,多伦多圣乔治街80号,ON M5S 3H6,
加拿大;电子邮件:m.thompson@utoronto.ca


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恶性卵巢癌(OC)是最致命的妇科癌症,也是癌症相关死亡的第六大常见原因。在1期发现的OC的5年生存率超过90%,这使得明确的结论是,在这个水平的患者评估是非常理想的。事实上,2016年的一份关于卵巢癌的报告[1]提出了这样的建议:“研究人员和资助机构应该关注早期检测策略的开发和评估,这些策略超越了当前的成像模式和生物标志物,并反映了每个卵巢癌亚组的病理生物学。”现有CA125检测方法存在的问题引起了人们对OC替代生物标志物的极大兴趣。其中包括HE4、骨桥蛋白、HSP-27、HSP-60、HSP10、RAGE、CA15-3 (MUC1)、calreticulin vimentin和fibrinogen-γ、间皮素和LPA[2]。FDA也批准了一些非常有限的筛选面板,例如OVA1 (CA 125-II、HE4、载脂蛋白a -1、FSH和transferin)。这种标记物的理想检测配置是能够在具有早期存在特征的浓度下进行测量,在血液或血清中进行操作,并以多分析(多分析物)方式进行测量。此外,如果试验方案能够产生有关细胞系的信息,则是有利的。例如,有5种类型的卵巢上皮癌,其中高级别浆液型占75%。(值得注意的是,OC偶尔也涉及与乳腺癌相关的BRAC1和BRAC2基因)。

为了测定上述标记物的浓度,很明显,复杂的仪器,如液相色谱-质谱技术在多步方法中可以有效地产生这样的测量。然而,这种方法昂贵且耗时,特别是对大量样本进行操作。目前通过放射免疫分析、ELISA和各种发光方法的检测具有灵敏度、精密度和选择性,但这些技术也存在一些缺点,如测试时间长、成本高、需要合格的人员和先进的仪器来进行分析。相反,就OC标记而言,我们已经指出,生物传感器技术提供了将标记的存在(和浓度)直接转化为传感器产生的电信号[3]的可能性。这种类型的设备能够在相对较小的样品中工作,在流动注入协议中,提供快速的信号生成,廉价的方式,以及重要的,多路检测。据设想,这些设备有两种不同的应用类型,即它们在中心临床生物化学设施或在护理点的方式中使用。显然,在前者中对血清进行一般筛选适合使用这些传感器,成本效益高,特别是考虑到这种设施中通常有面向机器人的自动化设备。

在这种类型的应用中,生物传感器功能所需的关键成分是与标记物选择性相互作用的设备连接探针,具有适当读出功能的敏感传感器,以及至关重要的在人血清中操作而不受生物流体其他组分界面干扰的能力。有限数量的探针已经看到OC标记物的发展;在我们的实验中,我们使用了gelsolin for LPA和aptamers for hsp - 10[4]。然而,很明显,在这一领域仍有许多工作要做,例如,在免疫化学物种方面的进展。在标记检测设备方面,有多种形式的电化学(如电阻抗谱仪)、声波(超高频横波传感器)和光学(表面等离子体共振)系统。前两种技术非常适合用于多分析物分析,通过光刻、MEMS技术等,可以查询大量的探针位点。这种方法可能会导致“圣杯”,能够执行一个真正精确的医学风格的评估一个特定的病人样本。最后,很明显,仪器-探针配置必须检测在分析困难的培养基,血清中预期的低浓度标记物。在我们的研究中,为了成功地减少界面干扰,我们使用了一种防污剂的表面修饰,特别是用于检测乳腺转移标志物PTHrP,这是在一个姐妹研究[5]中实现的。

结论

生物传感器技术为临床高通量检测OC标记提供了潜在的成本效益,多途径的方式。鉴于早期诊断所观察到的高生存率的特点,该技术提供了筛查大量患者的可能性,从而产生了显著降低晚期疾病发病率的令人兴奋的结果。


参考

  1. 卵巢癌研究科学状况委员会;保健服务委员会;医学研究所;美国国家科学院、工程院等(2016)卵巢癌:研究和护理的发展模式。华盛顿,国家学院出版社。[Ref。
  2. Montagnana M, Benati M, Danese E(2017)循环生物标志物在上皮性卵巢癌诊断中的应用:从现在到未来的视角。安翻译医学5:276。[Ref。
  3. De La Franier B, Thompson M(2019)卵巢癌的早期检测和筛查:生物传感器技术的一个研究机遇和重大挑战。生物电子学135:71-81。[Ref。
  4. De La Franier B, Thompson M(2020)检测血清中卵巢癌生物标志物溶血磷脂酸。生物传感器(巴塞尔)10:13。[Ref。
  5. Crivianu-Gaita V, Aamer M, Posaratnanathan RT, Romaschin A, Thompson M(2016)用于检测乳腺癌和前列腺癌转移生物标志物蛋白PTHrP的声波生物传感器。生物电子78:92-99。[Ref。

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文章类型:编辑

引文:Thompson M(2020)卵巢癌早期筛查:生物传感器技术案例。J Breast Cancer Res Adv 2(1): dx.doi.org/10.16966/2638-3527.109

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出版的历史:

  • 收到日期:20月17日8月

  • 接受日期:2020年8月28日

  • 发布日期:02年9月,2020年