종양에서 분비된 나노입자를 슈퍼 해결

CAS 창춘광학연구소 정밀기계물리학 광출판센터

이미지: (a) 바이오마커의 이질적인 분포를 지닌 sEV가 종양 세포에서 방출됩니다. (b) sEV는 항체 코팅 플레이트에 포획되고 UCNP로 표지될 수 있습니다. (c) 다양한 강도를 갖는 단일 밝은 점으로 검출된 UCNP-EV 접합체는 초고해상도 나노스코피에서 초해상도를 가질 수 있습니다.더보기

출처: Guan Huang, Yongtao Liu, Dejiang Wang, Ying Zhu, Shihui Wen, Juanfang Ruan, Dayong Jin 작성

종양 형성과 암 진행은 다단계 과정을 구성한다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 치료 결정을 안내하기 위해 암 진단 및 예후에 가장 일반적으로 사용되는 방법은 영상 촬영과 침습적 조직 생검의 복잡한 조합을 기반으로 합니다. 그러나 이 방법이 초기 암 진단에 항상 민감한 것은 아닙니다. 작은 세포외 소포(sEV)는 나노미터 크기의 이중층 지질 운반체이며 지질, 단백질, 대사 산물, RNA 및 DNA를 포함한 다양한 화물을 포함합니다. 원래 암세포에서 방출된 sEV는 거의 모든 체액에 존재합니다. 이는 종양 성장과 관련된 역동적인 생물학적 변화를 고유하게 반영하고 암 진행 단계를 나타내기 때문에 액체 생검에서 잠재적인 순환 바이오마커가 될 수 있습니다.

초해상도 현미경 기술은 회절 한계를 넘어 나노미터 규모로 해상도를 향상함으로써 등장했습니다.

eLight에 발표된 새로운 논문에서 시드니 공과대학 진다용 교수가 이끄는 과학자 팀은 란탄족 원소가 첨가된 EV 표적화 나노 신호 증폭기(LENS)를 기반으로 한 혁신적인 기술을 개발했습니다. 그들의 논문 "단일 작은 세포밖 소포체의 초고해상도 정량화를 위한 상향변환 나노입자"는 암 진단 및 예후에 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다.

합성 상향변환 나노입자(UCNP) 유형은 비선형 광 전환 특성을 갖습니다. 이를 통해 30nm 미만의 광학 해상도를 달성할 수 있는 새로운 유형의 초고해상도 나노스코피가 가능해졌습니다. 나노포토닉 프로브를 사용한 연구원의 최근 연구는 sEV의 정량적 검출에서 초고감도를 더욱 달성했습니다. 이 프로브는 표준 ELISA(효소 결합 면역흡착 분석)보다 거의 3배 더 나은 감도를 기록했습니다.

연구진은 단일 EV의 표면 바이오마커를 초고해상도화하기 위해 이미징 해상도를 더욱 향상시켰습니다(그림 1). 이 접근 방식은 균일하고 밝으며 광안정성이 뛰어난 나노포토닉 프로브를 사용하는 데 기반을 두고 있습니다. 각각은 수만 개의 란탄족 이온이 고도로 도핑되어 있습니다. 그들의 실험에서 sEV는 먼저 CD9 항체로 코팅된 슬라이드에 포착되었고 비오티닐화 EpCAM 항체가 삽입되었습니다. Streptavidin 기능화된 상향 변환 나노프로브는 이후 신호 향상을 위해 EpCAM 항체에 태그를 지정했습니다. 단일 sEV의 나노프로브를 사용하면 도넛 모양의 레이저 빔 아래에서 시각화할 수 있는 초고해상도 현미경이 가능합니다. 도넛 빔 중앙에 있는 단일 나노프로브는 프로브가 있는 위치에 딥이 있는 방출 패턴을 생성합니다. 결과적으로 근처에 있는 두 개의 나노프로브는 나노 규모의 회절 한계를 넘어 초고해상도를 가질 수 있습니다.

연구진은 다양한 종류와 다양한 농도의 방출체로 도핑된 상향 변환 나노프로브 라이브러리를 사용하여 단일 sEV의 초고해상도 이미징이 달성될 수 있음을 보여줍니다. 그들은 항체 접합 나노프로브가 대형 EV와 단일 sEV 모두에서 종양 에피토프 상피 세포 접착 분자(EpCAM)를 특이적으로 표적으로 삼을 수 있음을 확인했습니다(그림 2). 연구진은 초고해상도 이미징을 사용하여 각 sEV의 특정 수의 나노프로브를 정량화할 수 있습니다. 그들은 단일 sEV에서 나노프로브의 크기와 입체 장애를 분석하는 것이 이론적으로 가능하다는 것을 보여주었습니다(그림 3).

e라이트

10.1186/s43593-022-00031-1

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