科技日报记者 王延斌
肿瘤标志物检测是癌症早期筛查的重要手段之一，但目前的肿瘤标志物检测面临着灵敏度不足和特异性有限双重技术瓶颈。针对这一挑战，齐鲁师范学院化学与化工学院张艳教授团队受自然界蒲公英种子传播机制启发，研发出“蒲公英状纳米探针检测平台”。该成果于近日发表于美国化学会旗下《分析化学》期刊上，其为解决生命科学领域的痕量分子检测难题提供了创新性解决方案。
何为“蒲公英状纳米探针检测平台”？其如何在癌症早期诊断筛查中大显身手？
目标瞄准“捣蛋分子”
“人体细胞里有一种叫m6A（学名N6-甲基腺苷）的‘小记号’，它像便利贴一样贴在基因上，能够像指挥官一样调控着基因的开关，既能约束癌细胞，也能放纵癌细胞。”张艳教授向记者举例，比如某些能阻止癌细胞生长的抑癌基因需要挂着m6A标签，才能保持“活跃”状态，从而有效阻止癌细胞异常增殖。但癌细胞很狡猾，它们会派出一种名叫FTO去甲基化酶（即“脂肪质量和肥胖相关蛋白”）的“捣蛋分子”，它能够像“橡皮擦”一样擦掉过多的m6A标签，导致抑癌基因“失灵”，癌细胞就开始疯狂增殖、转移，甚至对化疗药物“装聋作哑”。尤其在胶质瘤、白血病等癌症中，FTO的破坏力更强，被专家称为癌细胞的“帮凶”。
为了逮住这个“捣蛋分子”，张艳和同事们从自然界获得灵感，仿照蒲公英撒种子的原理，设计出超灵敏“蒲公英状纳米探针”用于检测FTO去甲基化酶。张艳向记者解释：“蒲公英种子成熟后会随风飘散，种子上的小绒毛能带着种子找到新土壤。我们把这种‘主动离散-精准落地’的机制用到了癌症早期检测里。”
在她们的设计里，如同蒲公英的“花托”，磁性微粒可在表面携带能识别FTO的“特异性触角”（即经过设计的DNA序列）。蒲公英的“种子”是金纳米颗粒，每个“种子”上绑着荧光信号灯（即荧光分子）。当“花托”和“种子”通过互补DNA“手拉手”连在一起时，会形成类似蒲公英冠毛球的聚集体。一旦检测样本里有FTO，“花托”上的识别触角就会精准识别并启动一系列反应，其工作过程像风吹动蒲公英一样，把大量的“种子”从“花托”上“吹散”。
张艳提到，更妙的是，每个“种子”还携带着丰富的“荧光灯”——通过外切酶切割，能释放更多荧光分子，把信号放大成“千倍烟花”。这样一来，哪怕只有极少量的FTO，也能被“看得”一清二楚。
让癌症早筛像测血糖一样简单
“我们的研究目标，是让癌症早期筛查能像测血糖一样简单。”张艳展望，未来如果能在血液中检测到FTO异常升高，可能就是癌症的早期信号；更关键的是，在FTO的“抑制剂”的研发过程中——通过检测FTO水平，医生还能“定制”抑制剂用量，让治疗效果最大化。
在她看来，与传统检测方法相比，蒲公英状纳米探针检测平台具有多重优势：其首次将蒲公英的种子传播机制引入分子检测领域，实现了信号载体的高效富集与可控释放；其次，通过纳米载体多重负载和酶级联反应实现双重信号放大，单个FTO分子可触发指数级荧光信号的释放；此外，通过磁性分离技术有效去除未反应探针，并能过滤血液、组织液中的杂质（如其他蛋白、酶），避免生物干扰，结合TIRF（全内反射荧光显微镜）的单分子检测模式，信噪比显著提高。
“重要的是，蒲公英状纳米探针检测平台的应用场景广泛。”张艳表示，该平台既可以检测纯化的FTO，也可分析细胞裂解液和组织样本提取物中的FTO，并且可以满足抑制剂筛选和临床诊断多种需求。
张艳表示，未来希望通过检测血液中FTO活性，就能实现在血液中揪出潜伏的癌细胞，还能用“橡皮擦抑制剂”锁死FTO的功能，相当于给失控的癌细胞重新装上m6A“刹车片”，让它们重回正道。
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