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作者与机构
本文由Farah Abul Rub、Naseel Moursy等15位作者联合撰写,主要来自沙特阿拉伯Alfaisal大学医学院、斯里兰卡科伦坡大学医学院、巴基斯坦阿迦汗大学生物医学科学系等机构。论文题为《Modern Emerging Biosensing Methodologies for the Early Diagnosis and Screening of Ovarian Cancer》,发表于期刊《Biosensors》2025年第15卷,文章编号203,开放获取(CC BY 4.0许可)。
主题与背景
卵巢癌(Ovarian Cancer, OC)是全球妇科癌症相关死亡的主要原因之一,晚期诊断导致高死亡率。传统诊断方法如CA-125检测和经阴道超声存在灵敏度低、特异性差等问题。本文综述了新兴生物传感技术在卵巢癌早期诊断中的应用,重点探讨了多种生物标志物的检测原理、传感器分类及临床转化挑战。
主要观点与论据
1. 卵巢癌生物标志物的局限性及新兴标志物
- CA-125的不足:作为临床常用标志物,CA-125在早期卵巢癌中仅50%患者呈现升高,且易受月经周期、子宫内膜异位症等干扰(Bast et al., 1981)。
- 新兴标志物的潜力:
- HE4(人附睾蛋白4):与EGFR-MAPK通路相关,在93%浆液性卵巢癌中表达,与CA-125联用可提高特异性(Costa et al.)。
- 外泌体(Exosomes):携带miR-205等分子,与肿瘤转移和血管生成相关(Zhou et al., 2021)。
- 热休克蛋白(HSPs):如HSP27与腹膜转移相关,其抗体可作为非侵入性诊断工具(Bodzek et al.)。
支持证据:多项研究通过ELISA、免疫组化等验证了这些标志物在患者血清或组织中的表达差异(如Schummer et al.对HE4的ELISA分析)。
2. 生物传感器的分类与工作原理
- 按信号转换机制分类:
- 光学传感器:如荧光传感器(基于石墨烯氧化物纳米材料,检测CA-125的LOD达0.01 U/mL)、表面等离子体共振(SPR)传感器(AuAg合金芯片检测CA-125的LOD为0.1 U/mL)。
- 电化学传感器:如基于金属有机框架(MOFs)的aptasensor,通过电化学发光(ECL)检测HE4(LOD 1.58 pg/ml)。
- 质量传感器:如石英晶体微天平(QCM)通过频率变化检测Mesothelin(范围100 pg/ml–50 ng/ml)。
技术突破:
- 多重检测:Wu et al.开发的微流控荧光传感器可同步检测CA-125、HE4等4种标志物。
- 纳米材料应用:金纳米颗粒(AuNPs)、MXene等提升灵敏度和稳定性(如Zhang et al.的MoS2纳米片光热传感器)。
3. 临床转化挑战与未来方向
- 挑战:
- 非特异性吸附(NSA):如电化学传感器中血清蛋白干扰(Ahmadi et al.采用硅烷界面化学降低NSA)。
- 标准化缺失:外泌体分离和miRNA检测缺乏统一协议。
- 未来方向:
- 液体活检:循环肿瘤DNA(ctDNA)和甲基化标志物的联合检测。
- 多模态传感器:如Zhang et al.开发的“光热-电化学”双模式传感器。
临床价值:早期诊断可提高生存率10–30%(模拟研究数据),且生物传感器成本低、操作简便,适合基层医疗。
论文意义与亮点
- 科学价值:系统梳理了卵巢癌生物标志物与传感技术的交互关系,为跨学科研究提供框架。
- 应用价值:推动便携式、高灵敏度诊断工具的研发,如SPRi成像技术(检测HE4的LOD达2 pM)。
- 创新点:
- 首次综述Cathepsin S的SPRi检测方法(Oldak et al.)。
- 提出“纳米诊疗一体化”概念(如Lan et al.的SERS-光热联合治疗)。
总结:本文不仅总结了现有技术,还指出了从实验室到临床的转化路径,为卵巢癌早期筛查提供了技术路线图。