在液體活檢的研究中，基于表面上皮標(biāo)志物（EpCAM和CK）的循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）檢測策略應(yīng)用較為廣泛，但存在局限性。研究表明，CTC中的腫瘤相關(guān)miRNA與癌癥的發(fā)生和發(fā)展具有高度相關(guān)性，具有成為腫瘤表征和鑒定標(biāo)志物的潛力。目前，高通量地針對單個(gè)CTC在活細(xì)胞水平開展原位分析，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多個(gè)miRNA的同步分析，是頗具挑戰(zhàn)性的工作。然而，新型的二維納米材料——金屬有機(jī)框架（MOF）因結(jié)構(gòu)可控、功能多樣的特性，為研究人員提供了活細(xì)胞探針載體的新思路。

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院陳艷團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華大學(xué)深圳國際研究生院譚英團(tuán)隊(duì)、香港理工大學(xué)楊莫團(tuán)隊(duì)，提出了新型的2D MOF納米傳感器集成的液滴微流控流式細(xì)胞儀（Nano-DMFC），可應(yīng)用于CTC單細(xì)胞miRNA的原位多重檢測。相關(guān)研究成果以“2D MOF Nanosensor-Integrated Digital Droplet Microfluidic Flow Cytometry for In Situ Detection of Multiple miRNAs in Single CTC Cells”為題，發(fā)表在Small上。

該研究開發(fā)了一種新型的2D MOF納米傳感器集成的液滴微流控流式細(xì)胞儀（Nano-DMFC），突破了活細(xì)胞中核酸原位分析的技術(shù)瓶頸，高通量地實(shí)現(xiàn)了樣本中單個(gè)CTC活細(xì)胞miRNA的原位、多重、定量分析。該納米傳感方案以金屬有機(jī)框架MOF為猝滅劑，雙色熒光染料標(biāo)記DNA探針為供體，首次合成了用于雙重miRNAs檢測的生物功能化MOF熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）納米探針。該2D MOF納米傳感器修飾了兩種乳腺癌靶向多肽序列，以增加腫瘤細(xì)胞靶向和內(nèi)體逃逸能力。集成2D MOF納米傳感器的數(shù)字液滴微流控流式細(xì)胞儀，可實(shí)現(xiàn)單個(gè)乳腺癌細(xì)胞中雙重miRNA標(biāo)志物（miRNA-21和miRNA-10a）的原位檢測。

圖1 A) 同時(shí)檢測miRNA-21和miRNA-10a的MOF納米復(fù)合材料傳感器的制備方案；B) Nano-DMFC系統(tǒng)中的樣品處理單元和miRNA檢測單元，可實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞液滴包裹、納米傳感器微注射、單個(gè)CTC細(xì)胞多重miRNA熒光檢測。

納米傳感器集成的液滴微流控流式細(xì)胞儀由三部分組成——單細(xì)胞液滴發(fā)生器、納米探針微注射單元和液滴熒光檢測單元。Nano-DMFC系統(tǒng)首先產(chǎn)生單細(xì)胞液滴，然后2D MOF納米傳感器被精確地微注射到每個(gè)單細(xì)胞液滴中，在活細(xì)胞水平實(shí)現(xiàn)單個(gè)腫瘤細(xì)胞中的雙重miRNA表征。在單個(gè)腫瘤細(xì)胞內(nèi)存在目標(biāo)miRNA時(shí)，MOF納米片上的染料標(biāo)記的ssDNA與其靶標(biāo)形成雜交雙鏈DNA（dsDNA），dsDNA和MOF之間的相互作用減弱，使dsDNA從MOF表面分離，最終觸發(fā)熒光的恢復(fù)。不同類型的miRNA在單個(gè)細(xì)胞中產(chǎn)生不同的熒光信號。最后，研究使用光纖集成的液滴流式檢測裝置，在納米探針孵育后對液滴中的信號進(jìn)行檢測和分析，從而實(shí)現(xiàn)對單細(xì)胞中雙重miRNA的檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Nano-DMFC平臺(tái)能夠以雙重miRNA為靶標(biāo)在仿生樣本（含有10,000個(gè)陰性上皮細(xì)胞）中檢測出10個(gè)陽性CTC細(xì)胞，同時(shí)在加標(biāo)血液樣本的回收實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的重復(fù)性。該平臺(tái)驗(yàn)證了以miRNA為標(biāo)志物的CTC檢測新策略。Nano-DMFC系統(tǒng)作為小型化、高度集成、操作簡易的活細(xì)胞miRNA分析平臺(tái)，為探究腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性和鑒定細(xì)胞亞型提供了新思路，并在臨床研究中具有癌癥早期診斷和術(shù)后監(jiān)測的潛力。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、廣東省粵港聯(lián)合創(chuàng)新領(lǐng)域項(xiàng)目、深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)和香港研究資助局等的支持。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1002/smll.202201779

審核編輯 ：李倩