外泌体作为细胞分泌的 “信息载体”,通过 “内吞 - 融合 - 外排” 的调控过程形成,以 30~150 nm 的单层膜结构承载母细胞的蛋白质、核酸、脂质等关键生物分子。无论是干细胞、免疫细胞,还是肿瘤细胞,在正常与病理状态下均会分泌外泌体 —— 它们不仅能重塑细胞外基质微环境,还能将 “母细胞信号” 传递给受体细胞,直接影响病理或生理功能的走向。更重要的是,外泌体的分子组成精准反映母细胞的表型,已成为肿瘤、心血管疾病、神经退行性疾病的核心生物标志物 —— 早期检测外泌体不仅能显著提升患者生存率,还能避免过度诊断与治疗的风险,为疾病诊疗开辟了全新路径。
一、传统外泌体检测的局限:灵敏度与特异性的双重瓶颈
尽管外泌体的临床价值已得到公认,但传统检测方法仍难以满足 “早期、精准” 的诊断需求。目前常用的检测技术各有短板:
核酸层面:PCR 技术虽能检测外泌体中的 miRNA 等核酸,但需先提取核酸,操作繁琐且易受样本中杂质干扰,对低丰度外泌体的检出率不足; 蛋白层面:Western blot(WB)需大量样本且无法定量,ELISA 虽能定量但灵敏度有限(检测限多在 ng 级),难以捕捉早期疾病中微量的外泌体变化; 物理 / 光学层面:表面等离子体共振(SPR)、表面增强拉曼散射(SERS)虽灵敏度高,但依赖昂贵仪器;微流体技术虽能实现微型化检测,却受限于复杂基质(如血液中的蛋白、脂质)的干扰。展开剩余77%临床样本中外泌体丰度低、基质成分复杂的特点,使得传统方法难以兼顾 “高灵敏度、高特异性、低成本”,亟需更优的检测技术突破瓶颈。
二、核酸适配体:外泌体精准识别的 “新型分子工具”
核酸适配体的出现,为外泌体检测提供了理想的识别元件。这类通过SELEX 技术(指数富集的配体系统进化技术) 体外筛选获得的单链 DNA(ssDNA)或 RNA,能折叠成 G - 四链体、发夹、凸环等三维结构,以极高的亲和力(解离常数 KD 多在 nM~pM 级)与特异性结合靶标,且相比传统抗体具有显著优势:
可设计性强:能通过化学合成精准控制序列,批次间差异小,避免抗体生产中的 “批间不均” 问题; 易修饰性:可便捷连接荧光基团、酶标记、电化学探针等功能模块,直接构建检测传感器; 生物安全性高:低毒性、低免疫原性,不会引发机体免疫反应,适合体内外检测场景; 稳定性好:经 2'- 氟修饰、硫代磷酸骨架修饰后,能抵抗核酸酶降解,延长体外保存与体内作用时间。基于这些优势,适配体已被用于构建多种外泌体传感器:
电化学传感器:通过适配体与外泌体结合后电信号的变化实现定量,检测限可低至 10³ 个 /mL,适用于血液样本快速分析; 荧光传感器:利用适配体结合外泌体后荧光共振能量转移(FRET)的变化,实现可视化检测,已成功用于肝癌细胞来源外泌体的定性筛查; 比色传感器:结合金纳米颗粒的聚集效应,通过溶液颜色变化(红色→蓝色)实现肉眼判读,无需仪器辅助,适合基层医疗机构使用。目前,这类传感器已在肝癌、乳腺癌、胃癌、前列腺癌等疾病的外泌体检测中验证有效性,为早期诊断提供了可靠工具。
三、外泌体适配体的筛选技术:从固定化到非固定化的策略创新
筛选高效稳定的适配体是技术落地的核心前提。针对外泌体的特性,目前主流筛选技术可分为 “固定化” 与 “非固定化” 两大类,各有适配场景:
1. 固定化筛选:易分离,适合常规场景
固定化策略通过将外泌体、其表面特征蛋白或核酸文库偶联至固相载体(如磁珠、硝酸纤维素膜),实现 “结合 - 分离” 的高效操作,核心优势是降低筛选难度、提高富集效率。
磁珠 - SELEX(MB-SELEX):将外泌体偶联至磁珠表面,与核酸文库孵育后通过磁场分离复合物,反复迭代富集特异性适配体。操作简单、试剂易得,是目前最常用的筛选方法,已用于靶向 CD63(外泌体通用标志物)适配体的筛选; 硝酸纤维素膜 - SELEX(NC-SELEX):利用膜对大分子的吸附作用固定外泌体,冲洗去除未结合核酸后提取适配体。成本极低,适合实验室初步筛选,但需注意膜的非特异性吸附问题。不过,固定化可能改变外泌体表面蛋白的天然构象,导致筛选出的适配体在生理环境下结合活性下降,这是该策略的主要局限。
2. 非固定化筛选:模拟生理环境,提升适配体稳定性
非固定化策略直接在溶液中完成筛选,能最大程度保留外泌体与靶标的天然构象,筛选出的适配体更贴近实际应用场景:
微流控 - SELEX(M-SELEX):在微流控芯片的微通道内,通过流体力学与电场控制实现外泌体与核酸的精准结合、分离。试剂用量仅为传统方法的 1/10,筛选周期缩短至 1~2 周,适合微量外泌体(如单细胞分泌的外泌体)的筛选; 细胞 - SELEX:以分泌特定外泌体的完整细胞为靶标,无需纯化外泌体,直接筛选识别 “天然状态外泌体” 的适配体。已成功筛选出靶向肝癌细胞(HepG2)外泌体的适配体,避免了纯化过程导致的靶点变性; 毛细管电泳 - SELEX(CE-SELEX):利用毛细管电泳的高分辨率,分离 “适配体 - 外泌体复合物” 与游离核酸,能精准筛选出高亲和力适配体(KD 可达 pM 级),但样本处理量小,适合高灵敏度需求的场景。四、前沿趋势与挑战:适配体技术的未来突破方向
尽管适配体在体外泌体检测中展现出巨大潜力,仍面临三大核心挑战:
外泌体异质性干扰:同一疾病的外泌体存在亚型差异,单一靶点适配体可能遗漏致病亚型,需开发 “多靶点适配体组合库” 或 “广谱识别适配体”; 体内稳定性不足:未修饰的适配体在体内易被核酸酶降解,需进一步优化化学修饰策略(如引入锁核酸 LNA),延长半衰期; 复杂基质抗干扰能力:血液、脑脊液中的蛋白、脂质易与适配体非特异性结合,需通过序列设计(如增加疏水性片段)减少干扰。未来,随着高通量测序(NGS) 用于筛选库的深度分析(快速识别高活性适配体序列)、计算机辅助设计(模拟适配体 - 靶标结合构象,缩短筛选周期)、多技术联用(如微流控 - CE-SELEX 联用)的发展,适配体技术将更高效、精准,推动外泌体检测从 “实验室研究” 走向 “临床常规检测”。泰克生物聚焦核酸适配体的发现与应用,依托高效 SELEX 技术平台及创新筛选策略,开发靶向外泌体等疾病标志物的适配体工具,为疾病早期诊断、精准医疗及生物传感技术突破提供可靠技术支撑。
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