外泌体液体活检的全流程解决方案

临床肿瘤诊断主要有四种形式。医学影像要求肿瘤发展到一定大小才可实现检测，肿瘤标志物的灵敏度较低，组织活检需要手术穿刺取样，感染风险较大。而液体活检可以通过无创或微创手段，运用患者的体液样本，就可以实现全周期的肿瘤诊疗检测，且灵敏度和特异性均超90%.因此，液体活检技术成为了目前医疗产业的研究热点，国内外也诞生了多家高市值液体活检企业。

液体活检技术的检测对象包含3种，在癌症初期，循环肿瘤细胞在血液中含量极低，每毫升血液中不足10颗，难以检测。循环肿瘤DNA是目前的主要检测对象，但此类技术需要在海量正常DNA分子中找到仅占千分之一的肿瘤DNA分子，检测难度大，成本高。而外泌体含量多，既有DNA信息，也有RNA信息，而且主要来源于肿瘤细胞，因此成为了液体活检的新宠儿。

外泌体液体活检的一个难点在于外泌体富集难度大，常规产品采用差速离心，仪器大，耗时4-5小时，且富集之后还需要用多种设备联合检测。为此，项目团队研发了阴离子交互的原创方法和试剂盒，富集仅30分钟，成本10元以内，富集与后续检测可用自动化串联实现。

单癌种的早筛往往需要同时对4-5种标志物进行多指标检测，泛癌种早筛则需要几十种标志物。如何以低样品消耗量高灵敏度特异性地定量检测这些标志物是外泌体液体活检的另一个难点。针对这个问题，本项目采用了高精度微纳检测芯片的技术，只需要5ml液体样本即可以同时检测24种指标，而同类技术大多只能利用5ml样品检测1个指标。

外泌体液体活检第三个难题在于，外泌体尺寸过小仅为30-200纳米。传统光学显微镜难以实现单外泌体的检测，只能检测到外泌体团簇形成的整体信号，且依赖复杂昂贵的荧光标记。为此，本项目研发了高光谱定量干涉的外泌体检测方法，通过干涉重构可检测单一外泌体，对外泌体的检测灵敏度提升了8倍，大幅提升了外泌体表面蛋白的检测定量能力。

本项目的创新点在于：

1、提出一种阴离子交互的外泌体富集技术，实现高纯度外泌体高效富集，可排除游离核酸污染，耗时约30分钟。

2、提出一款碟式微流控芯片，能够以亚微升体系实现外泌体内多种核酸标志物的并行检测。

3、提出一种高光谱定量干涉的外泌体检测方法，能够非标记地识别单个外泌体，对外泌体表面蛋白检测灵敏度提升了约8倍。

本项目的核心产品为外泌体肿瘤筛查，可同时检测核酸和蛋白，预计检测准确率更高，并且可直接医院使用。同时团队也在前期对肺癌临床病例做了验证，灵敏度达到89.1%、特异性达到87.2%。

图1.本项目研发的外泌体富集设备

图2.本项目研发的外泌体检测设备