王柯敏/何曉曉團隊和湖南省腫瘤醫院等單位合作，報道了一種基于軌道自助型三維DNA步行器的腫瘤外泌體糖蛋白分析與超靈敏檢測方法，相關研究成果以“A Self-Serviced-Track 3D DNA Walker for Ultrasensitive Detection of Tumor Exosomes by Glycoprotein Profiling”為題發表在國際化學領域權威期刊《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)上。2003网站太阳集团博士研究生王繪珍是論文的第一作者。

外泌體（Exosomes, Exos）是由細胞釋放的納米級脂質囊泡（30-150 nm），其表面攜帶大量的糖脂和糖蛋白等生物活性分子。蛋白質的糖基化（Glycosylation），作為最重要的蛋白質翻譯後修飾（Protein translational modifications，PTMs）方式之一，是一類參與多種生理和病理過程的重要生物分子。通過分析蛋白的糖基化水平可以更好地了解腫瘤外泌體在細胞間通訊中的信号傳導特性。因此，檢測外泌體的糖蛋白水平對于癌症的非侵入診斷具有重要意義。然而，在腫瘤的早期階段，外泌體的表達含量很低，這為其靈敏、準确檢測帶來極大挑戰。

三維DNA步行器，作為最突出的分子機器之一，因其高的比表面積和大的裝載量而表現出強大的信号放大能力，在生物傳感中展現出很強的應用潛力。目前研究者已開發了多種基于不同軌道載體的智能響應型DNA步行器，如基于金顆粒、磁珠等，以及後續發展的基于磷脂雙分子層的三維軌道。其中以磷脂雙分子層為軌道載體的三維DNA步行器的行走效率得到了很大提升，但用于外泌體檢測仍存在一些關鍵問題亟待解決，如（Ⅰ）三維軌道制作過程複雜、合成産率低、成本高、耗時；（Ⅱ）大多數方法通常需要複雜的外泌體純化步驟和較昂貴的精密儀器。

基于此，研究團隊利用外泌體表面的磷脂雙分子層作為三維行走軌道，以SMMC-7721肝癌細胞外泌體表面高度表達的N-糖蛋白（GalNAc）為靶标，采用特異性識别的N-糖蛋白裂開型核酸适配體作為分子識别探針，結合催化發夾自組裝反應，開發了一種軌道自助型三維DNA步行器（STDW），通過分析N-糖蛋白表達水平實現腫瘤外泌體免洗、高靈敏檢測研究（圖1）。

圖1.基于核酸适配體特異性識别和催化發夾組裝驅動的軌道自助型三維DNA步行器（STDW）的腫瘤外泌體免洗、高靈敏檢測示意圖.

該方法設計簡便巧妙，利用靶标外泌體為軌道載體，避免傳統DNA步行器需引入納米載體并進行化學修飾等複雜步驟，極大地簡化了操作過程。得益于裂開型觸發鍊的低背景優勢和催化發夾組裝驅動的DNA步行器的信号放大效應，STDW能實現靶标外泌體的高靈敏檢測，檢測限為1 particle/μL。該方法可用于細胞培養基和臨床血漿樣本中靶标外泌體的直接檢測，為早期癌症診斷和術後監控提供了新的思路。

論文鍊接：https://doi.org/10.1002/anie.202116932