核酸适配体结合纳米材料检测循环肿瘤细胞的研究进展

Research progress on nucleic acid aptamer combined with nanomaterials for detecting circulating tumor cells

摘要

循环肿瘤细胞（Circulating tumor cells，CTCs）是从原发灶或转移灶脱落进入血液或淋巴系统的肿瘤细胞。CTCs可作为癌症诊断和指导癌症治疗的生物标志物，CTCs检测有望为个性化治疗和早期癌症诊断提供重要的临床信息。然而，CTCs固有的稀缺性、脆弱性和异质性为其在生物流体中的捕获和分离带来了重大的技术挑战。本文首先介绍了用于识别CTCs的核酸适配体筛选，然后综述了核酸适配体结合纳米材料分离和检测CTCs的研究进展，分析了应用该技术检测CTCs的优势以及存在的问题。文献总结表明，核酸适配体可高效、特异性地识别循环肿瘤细胞；纳米材料的高表面积体积比可为核酸适配体提供更多的结合位点；纳米材料的磁性、光学和电化学等特性有利于CTCs的捕获和检测信号放大；核酸适配体结合纳米材料在CTCs检测领域已显示出巨大的潜力。

关键词

循环肿瘤细胞 / 生物标志物 / 核酸适配体 / 纳米材料

Key words

Circulating tumor cells / Biomarkers / Nucleic acid aptamers / Nanomaterials

肿瘤转移是指肿瘤细胞从原发部位分离并通过循环系统转移到远处的继发性部位，形成新肿瘤生长灶的过程，是癌症患者死亡的主要原因^［1-2］。循环肿瘤细胞（Circulating tumor cells，CTCs）是指从肿瘤中分离出来，侵入并穿过脉管系统的肿瘤细胞。CTCs代表着肿瘤的侵袭性，能够真实反映肿瘤负荷，具有发展为转移病变的潜力。因此，CTCs检测是早期癌症诊断和治疗最可靠的工具，可为患者预后判断、疗效评价以及个体化治疗提供重要指导^［3］。但CTCs外周血水平很低，几乎每10⁵～10⁷个单核细胞中仅有1个循环肿瘤细胞^［4］，如何有效地捕获和检测具有不同表型的循环肿瘤细胞是一个巨大挑战。

传统的CTCs检测技术主要包括免疫磁捕获法、密度梯度离心法以及微流控芯片技术等^［5］。然而，这些方法存在检测成本高、选择性和灵敏度低、检测过程复杂等问题^［6］。近年来，纳米技术和肿瘤识别分子的发展为解决这一难题提供了新契机。通过肿瘤识别分子与细胞表面过表达或异常成分（如聚糖和蛋白质）的识别能力将CTCs捕获，从而解决选择性低的问题。如RIETHDORF S等^［7］利用上皮细胞黏附分子（Epithelial cell adhesion molecule，EpCAM）抗体识别CTCs，再应用强力磁体将其从血液样本中取出，成为美国食品与药品管理局（Food and drug administration，FDA）批准的第一个用于CTCs分析的测试技术。但这种方法通常需要较高的CTCs浓度才能得到准确结果，对低浓度样本的灵敏度较低。而核酸适配体与纳米材料的结合具有特异性强、信号放大效果显著的优势，即使在低浓度CTCs的样本中，也能实现较好的检测结果。此外，纳米材料的多样性使信号输出可以多样化，如荧光、拉曼信号、光散射等，在简便性和快速检测方面具有明显优势^［8］。

常用的肿瘤识别分子包括小分子肿瘤识别分子（如叶酸）、抗体和核酸适配体等。小分子肿瘤识别分子移动速度快，然而选择性不强，易出现假阳性结果^［9］；抗体分子量大，结构刚性，对靶标识别能力强，然而存在移动速度慢、免疫原性等不足^［10-11］。核酸适配体是一种具有特异性识别能力的核酸分子，通常是单链DNA或RNA，能通过与目标分子特定结构的相互作用而选择性地与靶标分子结合^［12］。与其他探针相比，核酸适配体具有许多优点，包括高特异性、高亲和力、低免疫原性和可化学合成等，用其作为识别和捕获探针检测CTCs是一种比较有前景的策略。

纳米材料因其独特的理化性质在生物医学领域中受到了广泛关注。表面积大、表面可修饰性强、光学和电磁特性优越等特点使其在生物分子检测和靶向治疗中展示了极大的潜力。在CTCs检测中，纳米材料还可作为信号放大器，提高检测的灵敏度和准确性。

结合纳米材料与核酸适配体技术，可以构建高效、特异的CTCs检测和分离系统。首先，纳米材料的表面易于修饰核酸适配体，从而构建具有高稳定性的捕获平台；其次，纳米材料的优异光学和磁学特性可用于CTCs的捕获与检测；最后，纳米材料还可进行多功能化修饰，如引入荧光团或电化学活性物质，从而实现多模式检测，提供更多的信息维度。

1 用于识别循环肿瘤细胞的核酸适配体筛选

1990年，TUERK C等^［13］和ELLINGTON A D等^［14］运用体外筛选技术，分别获得了可与T4 DNA聚合酶和小分子有机染料特异性结合的RNA序列。该团队将该技术命名为"SELEX"^［13］，ELLINGTON A D等^［14］把种对靶标具有特异性结合能力的核酸命名为“aptamer”（适配体）^［14］。SHANGGUAN D等^［15］利用SELEX技术筛选获得首个单链DNA适配体。目前，核酸适配体已发展为多学科交叉的研究领域，并在生物标志物发现领域展示了广泛的应用前景。

核酸适配体的筛选有多种方式，如Cell-SELEX、Capillary Electrophoresis SELEX（CE-SELEX）、Magnetic SELEX、Toggle SELEX等^［16-19］，这些筛选方式各有特点和优势。Cell-SELEX使用活细胞作为靶标，能够保留蛋白质在细胞环境中的天然构象和表位，从而对特定细胞表面的蛋白质进行筛选，特别适用于复杂细胞环境的适配体筛选。而CE-SELEX则通过电泳的方法分离已结合和未结合的适配体，具有分离高效的优点，但只适用于较小的纯化靶标，对复杂的细胞靶标效果较差。Magnetic SELEX利用磁性微珠固定靶标，操作简便且适用范围广，但靶标固定方式可能影响筛选的精度。Toggle SELEX通过在不同靶标间切换，能够筛选出对多个靶标均有亲和力的适配体，适用于多靶标环境，但实验设计复杂。在循环肿瘤细胞分离和检测核酸适配体的筛选中，CTCs的表面标志物因不同肿瘤类型而异，Cell-SELEX可以针对不同的癌症亚型筛选出特异性的适配体。此外，Cell-SELEX还能通过消减筛选，排除在其他细胞类型上共存的靶标序列，从而提高适配体的特异性。因此，Cell-SELEX被认为是较为合适的核酸适配体筛选方法^［17］。

在经典的Cell-SELEX筛选中，文库中的适配体首先在非靶细胞上进行负选择，以去除在非靶细胞中结合或内化的适配体，接着在非靶细胞上无法结合或内化的适配体被选择出来在靶细胞上进行正选择，以找到理想的适配体，然后，纯化适配体并进行多轮筛选，直至选出最佳适配体（图1a）^{［16，20］}。如ZHANG J等^［21］设计了一种基于原位组织载玻片的SELEX策略（图1b），使用含有正常乳腺组织的载玻片对DNA适配体库进行负选择，除去正常乳腺组织结合的适配体，与正常组织不结合的适配体在乳腺浸润性导管癌细胞上进行正选择，筛选出的适配体可特异性识别乳腺浸润性导管癌细胞。

ZAMAY G S等^［22］采用竞争性位移单克隆EpCAM抗体技术，对从患者肿瘤组织中分离出的原发性肺癌细胞中过表达的EpCAM进行适配体筛选，为了筛选EpCAM的DNA适配体，研究人员通过多轮正选择与抗体置换相结合的策略，从不同亚型的肺癌患者组织中进行适配体筛选。成功筛选出了ECM-APT-01和ECM-APT-02 2种高亲和力的适配体。HE J等^［23］采用紫杉醇耐药上皮卵巢癌细胞系A2780T为靶标，经过15轮筛选，获得并鉴定了2种DNA适配体，其可特异性识别低纳摩尔的紫杉醇耐药卵巢癌细胞。经过序列优化和表征后，2种适配体被证明可特异性识别A2780T细胞表面2种不同的糖蛋白。此外，他们还研究了血清中二价金属离子和核酸酶对适配体与靶细胞结合的影响，然后将适配体应用于复杂情况下对紫杉醇耐药卵巢癌细胞的检测。

核酸适配体已成为识别循环肿瘤细胞的重要工具，其筛选主要依赖于SELEX技术及其衍生变体^［16］。由于可直接对特定细胞类型进行筛选，Cell-SELEX更适合于挑选出高特异性和高亲和力的适配体，从而使CTCs的捕获和检测成为可能。然而，这一领域的发展仍存在不足：⑴CTCs的高度异质性要求适配体能区分不同病理状态和亚型的CTCs，尚需提高适配体的覆盖范围；⑵现有适配体筛选方法在操作上复杂且费时，这限制了其在高通量应用中的效率；⑶适配体的大规模合成和成本问题也是需要解决的难题^［18］。

2 核酸适配体结合纳米材料分离和检测循环肿瘤细胞

CTCs异质生物学特性，为其准确分离和检测带来了挑战。早期的CTCs检测方法是基于其物理性质，包括大小、密度、免疫和细胞表面性质等^［24］。然而，这些技术难以从血液中准确地分离和富集CTCs，更不能高选择性和高灵敏度地检测CTCs。

纳米材料由于独特的理化性质在CTCs的分离和检测方面展现了相比于传统技术更多的优势。纳米材料的高表面积体积比为适配体提供了更多的结合位点，从而可明显提高检测的灵敏度。此外，纳米材料可使大多数捕获的细胞存活，以进行后续的分子分析或细胞培养，因此，纳米材料已成为CTCs分离的超灵敏平台，其可利用细胞释放技术以及纳米结构增强循环肿瘤细胞的捕获和释放效率。如LIU H等^［25］采用静电纺丝与煅烧相结合的方法开发了一种廉价的二氧化钛（TiO₂）纳米纤维，用于从模拟患者样本中高效和选择性地捕获CTCs。用抗黏附分子牛血清白蛋白（Bovine serum albumin，BSA）和核仁素适配体AS1411修饰纳米纤维的表面，形成的纳米材料通过协同作用对核仁素阳性细胞表现出高效率和特异性的捕获效率。ZHAI T T等^［26］提出了一种利用适配体修饰的金纳米线（AuNW）高效捕获和释放人白血病淋巴细胞（Childhood chronic lymphocytic leukemia-cell line erythrocyte mononuclear，CCRF-CEM）的方法。通过阳极氧化铝（Anodized aluminum oxide，AAO）模板，采用电化学沉积法制备了从相对无序的柱状沉积到相对均匀排列的金纳米线，再用适配体对AuNW进行修饰使其对靶细胞具有特异性。与扁平金材料相比，具有纳米结构的AuNW能够更高效地捕获目标细胞，捕获的CCRF-CEM细胞可通过电化学脱附过程有效地从AuNW中释放出来，且细胞损伤很小。

纳米材料的磁性、光学和电化学特性在CTCs的分离和检测中展现出明显的优势。磁性纳米颗粒可被外部磁场方便快速地从血液样本中分离；纳米材料的光学特性可被用于提供高亮度和长稳定性的信号，在受到激发光作用后，这些纳米颗粒会发出特定波长的荧光，从而被荧光显微镜或流式细胞仪用于检测和定量CTCs；纳米材料还可被用来构建电化学生物传感器，通过电流、电位或阻抗的变化，高灵敏度地检测和定量CTCs；此外，纳米颗粒也可作为电极表面的催化剂或电信号的放大器，极大地增强检测信号。

不同来源CTCs表达的生物标志物各异，因而需要针对特定标志物筛选对应的核酸适配体、设计相应的检测策略。表1总结了不同肿瘤CTCs检测中的常用生物标志物、结合的纳米材料以及检测策略。

2.1　基于纳米材料的磁性分离和检测CTCs

最广泛使用的分离和捕获CTCs方法是基于免疫磁性的测定法。磁分离具有易修饰、磁响应快、捕获效率高等优点。磁性纳米颗粒用适配体进行修饰，赋予纳米材料识别肿瘤细胞的能力，待适配体修饰的磁性纳米颗粒与CTCs特异性结合后，使用外部磁铁进行分离，最后通过纳米材料在特定环境下的某些性质实现CTCs捕获与释放。如WANG J等^［33］成功设计了一种适配体修饰的磁性Fe₃O₄@ZIF-8核/壳结构纳米颗粒（NPs）用于捕获和释放CTCs（图2）。在Fe₃O₄@ZIF-8 NPs表面的适配体SYL3C可在低浓度人工血液中特异性捕获约60%的MCF-7细胞。磁选后，在酸性环境（pH=6.0）和近红外照射的协同作用下，携带捕获CTCs纳米材料中的ZIF-8壳层在20 min内分解，从而释放出具有高细胞活力的CTCs。

XIE W等^［29］设计了一种新型的磁性纳米材料来捕获CTCs。首先，将磁性Fe₃O₄密封在MIL-100的外壳中，并在MIL-100的表面进行EpCAM适配体修饰。待EpCAM适配体特异性结合CTCs后，使用磁铁吸附捕获细胞。在细胞培养过程中，MIL-100在细胞培养的酸性环境下逐渐降解，复合材料脱落，循环肿瘤细胞最终实现“自我释放”。XIAO Y等^［32］研究了一种新型的磁性纳米颗粒（MNPs-AMDC），它利用适配体介导的DNA连接体功能化，实现了对CTCs可逆捕获和释放。该磁性纳米材料无需复杂的组装步骤，其不仅可有效地捕获“多价”结构中的CTCs，且可很好地将其释放。具体来说，就是将锚定DNA链DNA1结合在磁性纳米颗粒表面形成MNPs-DNA1，然后利用ATP适配体作为“桥梁”将DNA1序列与适配体介导的DNA连接体（AMDC，DNA2/DNA3的杂交结构）连接起来。DNA3含有捕获CTCs的SYL3C适配体。当ATP出现时，ATP适配体与ATP形成G-四链体，将AMDC从MNPs-DNA1表面置换，并释放捕获的CTCs。

ZHENG J等^［34］利用仿生识别策略构建了一种捕获和释放CTCs的磁性纳米平台。首先制备了包金磁性纳米材料（Au@Fe₃O₄ NPs），并通过扫描电镜、紫外-可见吸收光谱和Zeta电位对其进行了表征；然后，将Au@Fe₃O₄纳米颗粒上修饰的DNA引物通过滚圈扩增（Rolling circle amplification，RCA）成许多放射状的DNA产物。这些长DNA产物类似于水母的触手，含有多价适配体，可扩增到三维空间以增加靶细胞的可及性，从而实现高效、简单、快速和特异性细胞捕获，捕获后采用磁富集分离CTCs。

2.2　基于纳米材料的光学特性分离和检测CTCs

利用纳米材料在特定环境下的光学特性鉴定全血中的CTCs可明显提高检测的灵敏度。CAO H X等^［8］开发了一种基于无酶化学发光反应、杂交链反应（Hybridization chain reaction，HCR）信号放大的CTCs超灵敏检测方法（图3）。在该检测系统中，AS1411修饰的纳米颗粒被用于鉴定和分离全血样本中的CTCs；Au@luminol纳米颗粒-HCR组件（Au@luminol-HCR assembly，ALHA）含有多个MUC1适配体作为响应信号和特定识别元件来捕获CTCs；基于Au@luminol纳米粒子在过硫酸钾溶液中的化学发光特性，采用无酶化学发光技术对捕获的CTCs进行了检测。由于HCR的放大效应，检测限可达到3个CTCs·mL^-1。SHI J等^［35］提出了一种基于石墨烯量子点（Graphene quantum dots，GQDs）和二硫化钼（MoS₂）纳米片的“开启”荧光生物传感器，用于快速灵敏地检测CTCs。该方法将GQD标记的适配体附着在MoS₂纳米片上，由于GQD和MoS₂纳米片之间的距离非常近，因此触发了荧光共振能量转移（Fluorescence resonance energy transfer，FRET）现象。由于MoS₂纳米片对GQD的荧光猝灭，荧光信号保持在“关闭”状态。在CTCs存在下，适配体和EpCAM蛋白之间的特异性亲和力会将GQD标记的适配体从MoS₂表面分离，从而“打开”荧光信号。通过监测荧光信号的变化，可灵敏地检测CTCs。

2.3　基于纳米材料的电化学性质分离和检测CTCs

电化学生物传感器可利用电化学原理和生物标志物之间的特异性反应将生物信号转化为可测量的电化学信号，该信号强度与目标生物标志物的浓度成正比，从而能够对其进行精确和定量的检测^［36］。电化学生物传感器应用于CTCs的分离和检测具有以下优势：⑴电化学生物传感器具有快速、灵敏的特性，其可在复杂的介质（如全血或活体组织）中直接准确地检测到目标物质，而不需添加任何试剂，也无烦琐的清洗步骤；⑵电化学生物传感器的小型化特性使其适用于便携式设备的研发，明显提高了就地检测和实时监测的可能性；⑶电化学生物传感器无需额外试剂和免清洗的特性，可从根本上简化检测流程，降低操作难度；⑷电化学生物传感器具有对于复杂生物介质的高容忍度，这意味着它可直接在全血或活体组织中进行检测，无需进行复杂的样本前处理，从而显著缩短时间，提高诊断的效率^［37-38］。如ZHOU X等^［39］提出了一种新型的双识别电化学生物传感器用于检测CTCs（图4）。该传感器通过合成三维纳米孔结构的PdPtCuRu介孔纳米球（PdPtCuRu MNSs）作为信号放大探针，并利用超导炭黑（Ketjen black，KB）、金纳米颗粒（AuNPs）和有机金属框架（CeMOF-Au）组合形成信号转换器，显著提高了界面电子转移速率。此外，AuNPs的还原增强了捕获抗体的结合，进一步提高了电导率。在优化条件下，该传感器对A549细胞的检测限＜10个细胞·mL^-1，并在加标血清样品中表现出良好的特异性和准确性。

电化学生物传感器可同时评估多种分析物^［40］。基于电化学生物传感器的优势，研究人员提出了由多种新型材料（如碳纳米颗粒、金属纳米颗粒、磁性纳米颗粒）复合组成的纳米结构电化学平台用于检测CTCs^［41-42］。然而，随着研究需求的不断提高，在实际应用中，往往需要对复杂系统中的多个组分进行同时检测，且还需要能够检测更低丰度的目标。因此，结合纳米酶催化、生物反应、滚圈扩增（Rolling circle amplification，RCA）、光电化学技术等多种信号放大策略，能够有效增强生物传感响应并降低噪声信号，这在临床医学中具有重要的理论意义和实用价值^［43］。

2.3.1　基于纳米酶活性放大电化学信号分离与检测CTCs

天然酶（如辣根过氧化物酶、葡萄糖氧化酶等）可作为信号分子用于检测CTCs。然而，天然酶在实际应用中具有成本效益低、易变性、纯化困难等不足。纳米酶是一类具有类似天然酶催化活性的纳米材料，可催化各种信号生成/扩增反应。作为天然酶的替代品，纳米酶具有制备简单、价格低廉、稳定性好等优势^［44］。将纳米酶集成到电化学生物传感器中，可快速、实时、稳定、低成本地分离检测癌症生物标志物。高而稳定的催化活性、简单的表面功能化和有效电化学传导的协同作用使这些电化学生物传感器成为癌症诊断的强大工具。如TIAN L等^［45］采用CuO纳米酶作为信号放大探针构建了一种新颖的电化学生物传感器，用于检测CTCs。该传感器采用了rGO/AuNPs复合电极支撑材料，对CTCs具有良好的分析性能，其检测范围为50～7×10³个细胞·mL^-1，检出限低至27个细胞·mL^-1［45］。SHEN H等^［46］采用CeO₂@Ir纳米棒（Ce@IrNRs）和无酶DNA walker的双重信号放大技术，研发了一种新型的电化学传感器，可用于分离和检测CTCs。他们利用靶向MUC1膜蛋白的适配体特异性地识别和捕获MCF-7细胞，用尿嘧啶DNA糖基化酶水解适配体中的脱氧尿嘧啶，从而分离捕获的细胞；Ce@IrNRs具有大表面积和高过氧化物酶活性，用于放大信号，并且结合无酶DNA walker释放更多的信号探针；此外，为了减少细胞的空间位阻，信号探针直接与电极结合，而不是与靶细胞结合。该传感器的检测范围为2～2×10⁶个细胞·mL^-1，检出限为1个细胞·mL^-1。

2.3.2　基于钼酸盐反应放大电化学信号分离与检测CTCs

用适配体修饰磁性纳米球以捕获细胞，然后利用纳米材料与适配体上的磷酸盐与钼酸盐反应产生电化学信号，可实现双信号放大。如LIU S等^［47］开发了一种通过双信号放大策略来分离和检测循环肿瘤细胞的新方法，他们将MUC1适配体固定在黑磷金纳米片（BP@AuNPs）上形成BP@AuNPs@aptamer，作为电化学信号探针；BP可和适配体上的磷酸盐物质以及钼酸盐反应产生电化学电流，从而实现双信号放大；同时，通过EpCAM抗体修饰的磁性纳米珠高效地富集和分离MCF-7细胞。ZHANG W等^［48］介绍了一种检测全血中CTCs的电化学方法，他们利用EpCAM抗体修饰的Fe₃O₄磁性纳米球捕获样品中的MCF-7细胞，并选择修饰的金纳米粒子LiFePO₄（LiFePO₄/Au）作为电化学信号探针，再将适配体通过Au-S键连接到LiFePO₄/Au上，所得的LiFePO₄/Au适配体复合物可以特异性地捕获MCF-7细胞；LiFePO₄中的磷酸盐与钼酸盐反应生成氧化还原磷酸钼，从而产生电化学信号。对于血液样本中不同种类的CTCs，该策略可通过相同的信号检测方法进行分析，从而提高检测效率。

2.3.3　基于RCA反应放大电化学信号分离与检测CTCs

RCA反应是指一个短DNA引物与环状DNA模板的一部分互补，然后在DNA聚合酶作用下，沿着模板不断延伸，生成包含多个重复模板互补片段的长单链DNA的过程。RCA可克服适配体-细胞相互作用处理的生物稳定性低和信号弱的相关缺点^［49-50］，且可明显提高检测灵敏度和放大信号，因此，越来越多基于RCA反应放大电化学信号的传感器被用于检测CTCs^［51］。如YANG J等^［52］提出了一种高灵敏度检测外周血中稀有CTCs的电化学方法，该方法利用电极固定DNA引物/环状模板复合物，并通过RCA原位合成含有多个适配体序列的长SSDNA链。这些生成的DNA链能够深入细胞悬浮液，并与细胞充分接触，通过适配体片段与MCF-7细胞上的EpCAMs特异性结合，从而显著增强了对靶细胞的亲和力。该方法能够有效捕获和灵敏地检测MCF-7细胞。SHEN C等^［53］则利用DNA产生的电化学电流结合RCA和磁性纳米球制备电化学传感器，实现了对CTCs的高效捕获和超灵敏检测。该传感器在检测进入外周血的MCF-7细胞方面表现出良好的性能。

2.3.4　基于光电化学技术放大电化学信号分离和检测CTCs

光电化学技术（Photoelectrochemical technology，PEC）是指借助光照射，利用半导体电极表面的光化学反应和电化学反应来实现的一种新型技术。PEC生物分析涉及光驱动的电化学响应和生物识别过程的集成，具有低背景噪声和高灵敏度等优点，近年来被广泛应用于检测各种生物标志物，包括蛋白质、小分子、核酸和细胞^［54-55］。基于PEC放大电化学信号策略的光电化学生物传感器为提高CTCs检测的灵敏度提供了新的契机。如LUO J等^［56］提出了一种基于六方氮化碳管（Hexagonal boron nitride nanotubes，HCNT）的光电化学生物传感器，其可被用于高灵敏检测CTCs。该传感器利用磁性Fe₃O₄纳米球（MNs）和Cu₂O纳米球（Cu₂O NPs）实现了对CTCs的高效捕获和信号放大。以MCF-7细胞为模型，该生物传感器具有3～3×10³个细胞·mL^-1的线性范围，检出限低至1个细胞·mL^-1。

ZHAO J等^［57］构建了一种光电化学传感平台，用于高选择性和高灵敏度地检测肿瘤细胞表面过表达的MUC1。他们设计了g-C3N4/MXene/CuPc POPs三元异质结构，提升电荷转移效率。通过壳聚糖改性光电极表面增强光电流，并固定MUC1适配体以特异性捕获MCF-7癌细胞。目标MUC1检测后，偶联亚甲蓝的适配体引入电极表面，显著增强光电信号，信号强度与MUC1的表达水平相关。

在检测CTCs的研究中，核酸适配体和纳米材料结合的技术展现了巨大的潜力和应用前景。这些方法利用核酸适配体的高特异性识别能力和纳米材料的独特物理化学性质，实现了对不同来源CTCs的高效检测。表2总结了几种常用的核酸适配体结合纳米材料检测CTCs的原理、靶点以及各自的优势和劣势。

3 小结与展望

核酸适配体可高效、特异性地识别循环肿瘤细胞；纳米材料的高表面积体积比可为核酸适配体提供更多的结合位点；纳米材料的磁性、光学和电化学特性等有利于CTCs的捕获和检测信号的放大；纳米材料结合核酸适配体在循环肿瘤细胞检测领域显示出显著优势：⑴特异性和灵敏度提高。结合纳米材料的多样性与核酸适配体的高度特异性，这种新型检测系统在CTCs的捕获和识别能力方面远胜传统方法；⑵信号放大和检出限降低。利用纳米材料如金纳米颗粒、碳纳米管、量子点等的独特光谱或电化学特性，可实现检测信号的显著放大。如在电化学检测中，纳米材料可作为电极材料，显著提升电流强度，降低了CTCs的检出限；⑶操作简便快速。由于纳米材料的高比表面积，核酸适配体的加载变得方便快捷，可缩短实验复杂度和缩短检测时间，使之成为快速筛查和现场检测的理想选择；⑷多模式检测能力。多功能化的纳米材料结合核酸适配体不仅可实现单一的信号检测，还可同时应用多种检测方式，如荧光、表面增强拉曼光谱等，从而提高CTCs检测的精确性。

基于核酸适配体结合纳米材料开发的检测方法在捕获CTCs方面表现出很好的稳定性。但也存在一些问题：⑴纳米材料的制备过程相对耗时，操作比较复杂，成本相对昂贵，从CTCs的即时诊断来看，基于适配体的传感器工艺仍然有限；⑵大多数研究使用的是带有加标细胞的稀释缓冲溶液或血液样本进行实验，不能完全反映真实情况下临床样本的复杂性；⑶适配体的制备成本昂贵，在血液中的稳定性不够；⑷CTCs在血液中的浓度较低，适配体传感器检测需要对临床标本进行预处理，检测步骤烦琐。在未来的研究中：⑴需要进一步优化核酸适配体，提高其特异性；⑵需要结合其他生物传感技术，实现多参数识别，从而更全面地了解循环肿瘤细胞的特性；⑶需要开发新型适配体修饰的纳米材料，以便从复杂基质中提取、富集和纯化循环肿瘤细胞。总之，基于核酸适配体结合纳米材料开发的CTCs检测技术目前正处于深入研究中，通过优化捕获技术和提高检测灵敏度，有望在更早阶段发现CTCs，从而在临床诊断中发挥重要作用，为肿瘤患者提供更精准的个性化治疗方案。

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基金资助

国家自然科学基金项目(21961003)

江西省自然科学基金项目(20212ACB206001)