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An Immuno-Biochip Selectively Captures Tumor-Derived Exosomes and Detects Exosomal RNAs for Cancer Diagnosis

材料科学 生物芯片 微泡 纳米技术 癌症研究 小RNA 生物 癌症 计算生物学 生物化学 基因 遗传学
作者
Yunchen Yang,Eric Kannisto,Guan Yu,Mary E. Reid,Santosh K. Patnaik,Yun Wu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:10 (50): 43375-43386 被引量:90
标识
DOI:10.1021/acsami.8b13971
摘要

Tumor-derived exosomes (TEXs) play instrumental roles in tumor growth, angiogenesis, immune modulation, metastasis, and drug resistance. TEX RNAs are a new class of noninvasive biomarkers for cancer. Neither current techniques, such as quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR) and next-generation sequencing, nor new ones, such as electrochemical or surface plasmon resonance-based biosensors, are able to selectively capture and separate TEXs from normal cell-derived exosomes, making TEX RNAs potentially less sensitive biomarkers. We developed an immuno-biochip that selectively captures TEXs using antibodies against tumor-associated proteins and quantifies in situ TEX RNAs using cationic lipoplexes containing molecular beacons. We used the immuno-biochip to measure the expression of miR-21 microRNA and TTF-1 mRNA in EGFR- or PD-L1-bearing exosomes from human sera and achieved absolute sensitivity and specificity in distinguishing normal controls from non-small cell lung cancer patients. Our results demonstrated that the effective separation of TEXs from other exosomes greatly improved the detection sensitivity and specificity. Compared with the traditional immunomagnetic separation-RNA isolation-qRT-PCR workflow, the immuno-biochip showed superior lung cancer diagnostic performance, consumed less samples (∼30 μL), and shortened assay time from ∼24 to 4 h.
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