孙佳姝课题组：肿瘤细胞外囊泡DNA分子逻辑运算与乳腺癌分子分型研究取得新进展

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近日，国家纳米科学中心孙佳姝课题组和上海交通大学韩达课题组、中国人民解放军总医院第五医学中心张少华教授合作，在肿瘤细胞外囊泡DNA分子逻辑运算与乳腺癌分子分型研究方面取得重要进展。相关研究成果“Molecular Identification of Tumor-Derived Extracellular Vesicles Using Thermophoresis-Mediated DNA Computation”于 2021年1月在线发表于《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc. 2020, DOI: 10.1021/ jacs.0c12016）。

　　细胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）是由细胞分泌的含有蛋白质与核酸等生物大分子的纳米尺度（30-1000 nm）脂质囊泡，通过运输活性分子参与细胞通讯，是肿瘤液体活检的重要靶标之一。孙佳姝课题组长期致力于高灵敏、高特异的EV分子标志物检测研究，提出了微流控热泳EV测量新理念。针对EV尺寸小、分离难、分子识别效率低等问题，构建了微流控热泳适体检测平台，实现了均相介质中EV的快速高效（>1400倍）富集与表面蛋白图谱高灵敏测量，并用于癌症早期诊断和分类（Nat. Biomed. Eng. 2019, 3, 183-193）。针对EV内microRNA含量少，检测灵敏度低等问题，构建了球形核酸分子探针（nanoflare），结合微流控热泳测量平台，实现了0.5微升血清样本中EV microRNA的高灵敏检测，并用于ER+乳腺癌的早期诊断（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 4996-5001）。
　　分子逻辑运算的快速发展为单生物颗粒水平多种标志物同时测量提供了新思路。本研究选取泛肿瘤蛋白标志物EpCAM和乳腺癌标志物HER2作为输入信号（Input），构建DNA分子逻辑门（AND），利用杂交链式反应（hybridization chain reaction，HCR）和微流控热泳汇聚放大输出信号（Output），实现了乳腺癌肿瘤EV（HER2+，EpCAM+）的高灵敏精准检测。临床乳腺癌病人血清样本检测结果显示，HER2+，EpCAM+ EV可以提供更丰富准确的肿瘤信息，并用于乳腺癌精准诊断与HER2分子分型。该方法为基于EV的肿瘤液体活检提供了新工具。
　　本论文的第一作者为国家纳米科学中心研究生李宜珂、邓瑾琦；通讯作者为上海交通大学韩达教授、中国人民解放军总医院第五医学中心张少华教授、国家纳米科学中心孙佳姝研究员。上述研究工作获得国家自然科学基金委杰出青年科学基金和重大研究计划，中国科学院基础前沿科学研究计划和科研仪器设备研制项目等资助。
　　论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12016 。


       文章来源：国家纳米科学中心
       孙佳姝，国家纳米科学中心研究员，优青，博士生导师。2006年获得北京理工大学材料科学与工程学士学位，2010 年获得美国范德堡大学机械工程博士学位。2011 年加入国家纳米科学中心后，致力于发展新型生化分析技术，利用微流控芯片平台，在重大疾病的早期、快速多靶标（核酸，蛋白，及细胞）诊断、多功能纳米分析材料构建、以及单细胞分析检测技术等方面，进行了较为系统的基础及应用研究。已在国际高水平期刊发表多篇研究论文，并有十余项专利申请。
        韩达博士，上海交通大学分子医学研究院研究员，博士生导师。2009年厦门大学化学系本科毕业。2013年于美国佛罗里达大学(University of Florida)化学系谭蔚泓（中国科学院院士）课题组获博士学位。2014年初加入美国Intel公司制程研发中心进行芯片计算及架构设计研究。2018年6月加入上海交通大学分子医学研究院。韩达博士长期从事生物分析化学与化学生物学研究，以核酸分子工程技术为手段，通过设计和建立核酸分子器件和分子电路，证明其功能的多样化和智能化，并应用于解决蛋白质和细胞分析等生物医学中的难题。韩达博士在核酸分子器件和分子电路方面取得了一系列突出研究成果。曾以第一作者身份在Nature Nanotechnology, Nature Chemistry，J. Am. Chem. Soc.，ACS Nano.等国际权威期刊发表论文8篇，共发表发表SCI论文27篇，论文被引用次1200次。相关工作被Nature Nanotechnology，C&EN等顶级科研杂志媒体报道。曾获美国化学会分析化学优秀研究生奖（2012）等。课题组主要研究方向为核酸分子工程及纳米技术、核酸分子计算、生物分析传感、微流控芯片等，涉及化学、纳米技术、分子生物学、神经网络计算等学科。