國內新一代高精準無創多癌早期篩查專家
——探癌者

山東中醫藥大學

焦欣怡，郝 昊，蘇浩然，孫艷茹，楊 帆

1 作品介紹

本文研發的探癌者是一種癌癥早期診斷試劑盒，采用新一代“高精準無創多癌”早期癌癥篩查基因檢測技術，通過檢測著名的原癌基因——MicroRNA-21，可以實時監控癌癥狀態，及時反映受檢者當下是否患癌，是具有實際意義的多種癌癥早篩技術。

圖1 抗癌者試劑盒

本產品是一種檢測癌癥標志物MicroRNA 及癌細胞內MicroRNA 的試劑盒。該試劑盒操作程序簡單、靈敏度高、特異選擇性好，可大大地減少假陽性等誤診情況，適用于各種動物和人體內MicroRNA 的快速檢測。

本產品試劑盒的組成為：四螺旋結構DNA 分子探針（200 μL）、聚合酶（200 μL）、切刻內切酶（200 μL）、緩沖液（500 μL）、SERS 信號探針（500 μL）、引物1（500 μL）、引物2（500 μL）、發夾引物（500 μL）。

產品使用說明：

（1）抽取外周血，分離使細胞分層，取其中一層破碎并用試劑盒測。

（2）循環反應實驗：在四螺旋結構DNA 分子探針的懸浮液中，加入待測的細胞粉碎（提取的MicroRNA）、引物1、引物2、dNTP、 聚合酶、適量緩沖液在37 ℃環境下反應2 h；然后取上清液，再加入 dNTP、聚合酶、切刻內切酶、適量緩沖液、 SERS 信號探針和發夾引物，反應2 h。

（3）SERS 強度測試：上述反應完成后，經過磁分離，取磁珠部分稀釋到200 μL 進行SERS 測試。

（4）SERS 檢測操作：用吸液器吸取待測液。擠壓吸液器，輕輕將液滴置于基片上；將基片置于加熱板上，將溫度調到30～40 ℃，等待待測樣品液滴揮發完畢，留下痕跡；設置好拉曼光譜儀，將基片置于顯微鏡下，調光源為可見光，將待測樣品覆蓋區域置于視野下，以高倍鏡對其精確對焦；將光源切換為激光，獲取拉曼光譜。

2 技術原理

本產品是利用四螺旋結構DNA 的循環放大技術對癌癥標志物微小核糖核酸（MicroRNA）和癌細胞內MicroRNA進行表面增強拉曼散射（SERS）識別和免疫檢測。該試劑盒設計是受癌癥標志物MicroRNA 的適體識別啟發，通過與四螺旋結構DNA 的雜交以及DNA 剪切-聚合反應循環實現對SERS 檢測信號的放大，進而實現對癌癥標志物MicroRNA及癌細胞內MicroRNA 高靈敏和高特異選擇性的識別和檢測。以下是產品的主要技術說明

（1）表面增強拉曼散射（SERS）檢測：拉曼散射是指光通過介質時由于入射光與分子運動相互作用而引起的頻率發生變化的散射。當一些分子被吸附到某些粗糙的金屬時，如金、銀或銅的表面，它們的拉曼譜線強度會得到極大的增強，這種不尋常的拉曼散射增強現象被稱為表面增強拉曼散射效應。

SERS 檢測技術因具有高靈敏度、光譜選擇性、測定快、數據準確、靈敏度高等特點成為分析檢測癌癥疾病的一個非常有前景的手段。此外，表面增強拉曼檢測技術具有制樣簡單、非入侵和無損等獨特優點。拉曼信號分子標記物不會自猝滅和光漂白，這樣就可以通過增加探針上染料分子的個數和增加光譜累積時間來增強拉曼信號，提高檢測的靈敏度。SERS 檢測手段具有背景低、有效避免光致褪色、有效增強分子的拉曼強度、靈敏度高的優勢，越來越受到科學界的關注，在癌癥疾病分析檢測領域具有很大的應用潛力。

（2）DNA 循環網絡：作為一種納米級別的分子，DNA 以其自身的可編程性、結構的多樣性和變化的可控性等諸多優點而活躍于納米科學、生物科學和材料科學領域。

本技術利用DNA 堿基的精確配對和序列可設計的特性，可以設計具有信號放大功能的DNA 循環網絡，將DNA 循環放大方法引入試劑盒生物傳感分析中，具有消耗樣品量少、快速、靈敏的優勢，近年來被廣泛應用于DNA、細胞、生物分子和胚胎的檢測。將DNA 反應設計成可以自發循環的過程，從而能夠將檢測信號放大，有效提高對目標物的檢測限，同時減少被測樣品的消耗量。

（3）癌癥標志物微小核糖核酸（MicroRNA-21）：核糖核酸（RNA）是廣泛存在于生物體內的重要遺傳信息載體。其中，能翻譯成蛋白質的RNA 分子稱為編碼RNA，也稱信使RNA（mRNA）；不能翻譯成蛋白質的 RNA 分子稱非編碼RNA（ncRNA）。微小RNA（MicroRNA）是ncRNA 的一種。

MicroRNA（miRNA）是一類具有調控功能的小分子非編碼RNA，主要參與基因轉錄后水平的調控，對生物體的生長、發育、衰老和死亡等生命過程都有著重要的作用。近年來，大量研究結果表明，許多miRNA 可作為原癌基因或者抑癌基因，在腫瘤的發生和發展中扮演著重要的角色，其中miR-21 最受人重視。大量實驗證明，在多種腫瘤細胞中，miR-21 的表達均出現顯著異常，揭示miR-21 作為一個致癌miRNA，在多種腫瘤的發生和發展中起著重要的作用。因此，本產品選用癌癥標志物miR-21 作為檢測對象，進行實時動態監測。

3 應用前景

據2019年國家癌癥中心發布的最惡性腫瘤發病數據，近十年我國癌癥的新發人數和死亡人數逐年增加。平均每分鐘就有7.5 人被確診為癌癥，4.4 人死于癌癥，癌癥已成為當前危及人類生命健康的第一殺手。癌癥防治的唯一出路為“三早”，即早發現、早診斷、早治療。據臨床數據統計，一般癌癥早、中、晚期發現的治愈率有顯著差異，早期發現的5年以上治愈率高達90%，而中晚期發現的5年以上治愈率大多在40%以下，可見早診早治是癌癥治愈的重要保障。探癌者，致力于多種癌癥的早期篩查與預防技術的研究應用，能夠幫助人類減少因惡性疾病所導致的健康損傷與生命財產損失。