未处理血浆中ADAM-10细胞外囊泡的多模态活性-亲和性检测揭示了结直肠癌的转移阶段

《Biosensors and Bioelectronics》：Multimodal Activity-Affinity Assay of ADAM-10 Extracellular Vesicles in Untreated Plasma Reveals Metastatic Stage of Colorectal Cancer

结直肠癌患者血浆中ADAM-10活性外泌体通过新型免疫- Janus粒子吸附技术检测，结合脂质组学分析，实现健康、前转移、转移三阶段97.4%准确率诊断。

　　

作者列表：石虎（Tiger Shi）、J.Alex Sinclair、张友文（Youwen Zhang）、陆雪敏（Xuemin Lu）、Sonu Kumar、陆欣（Xin Lu）、Satyajyoti Senapati、Hsueh-Chia Chang

美国印第安纳州圣母大学化学与生物分子工程系，邮编46556

摘要

金属蛋白酶（MPs），如a-解聚酶和金属蛋白酶-10（ADAM-10），在肿瘤进展过程中是细胞外基质重塑的关键驱动因素，然而基于MP的液体活检技术尚未实现临床应用。本研究发现，活性ADAM-10在结直肠癌患者血浆中的循环细胞外囊泡（EVs）表面富集。进一步研究表明，ADAM-10+ EVs在转移前肿瘤的细胞外基质中局部富集，并在转移后积聚于血液中。为了捕捉这些疾病进展的独特特征，我们将ADAM-10活性检测与一种新型尺寸敏感的Immuno-Janus粒子亲和检测方法结合，用于表征未经处理的血浆中的ADAM-10+ EVs。在43名结直肠癌患者的研究中，该多模式平台以95%的总体准确率区分了健康状态、转移前状态和转移状态。当与脂质组学结合作为第三种检测方法时，该平台的癌症分期准确率达到97.4%，仅有一次误分类。本研究建立了一种基于EV的多模式活性/亲和检测方法，为液体活检提供了可靠的框架，有助于准确进行癌症分期、改善预后，并为泛疾病诊断提供了潜在平台。

章节摘要

引言

结直肠癌（CRC）仍然是癌症死亡的主要原因之一，目前的诊断方法主要依赖于晚期实体瘤的检测。肿瘤转移到远处器官后，预后急剧恶化，5年生存率降至10-20%（Crosby等人，2022年；Guan，2015年；“结直肠癌生存率”，2025年；“美国癌症统计：结直肠癌数据”，2025年）。因此，亟需一种微创且可重复的筛查技术。

Immuno-Janus粒子捕获和检测ADAM-10+囊泡

为了定量ADAM-10+ EVs，我们使用了自主研发的Immuno-Janus粒子（IJP）传感器（Kumar等人，2025年）。这些粒子为1000纳米的荧光聚苯乙烯珠子，表面覆盖30纳米的金半球，当朝向观察者时能各向异性地抑制荧光（图1a）。金表面可以方便地结合多种抗体，包括针对ADAM-10的抗体。当这些粒子在溶液中经历随机热波动时，它们会自由旋转并表现出可见的闪烁现象。

结论

本研究建立了一种针对ADAM-10+ EVs的双模式活性/亲和检测方法，为评估结直肠癌的转移状态提供了有前景的工具。我们证明，携带活性ADAM-10的完整血浆EVs占批量血浆酶检测中观察到的信号的大部分。通过对逐渐转移的雄激素不敏感的前列腺癌细胞系（LNCaP、22Rv1、DU145和PC3）的分析，我们发现了这一现象。

临床患者血浆预处理

结直肠癌患者和健康对照组样本来自Precision for Medicine提供的生物样本库，筛选条件为非西班牙裔白人，年龄在48至82岁之间，男女比例大致相等（男性22人，女性21人），以减少人口统计因素造成的偏差。所有样本均为K2 EDTA处理的血浆样本，采样后储存于-80°C。更多人口统计信息可进一步获取。

作者贡献声明

Satyajyoti Senapati：撰写、审稿与编辑、数据可视化、实验设计、资源协调、资金申请、数据分析、概念构思。Xin Lu：撰写、审稿与编辑、资源协调、资金申请。Hsueh-Chia Chang：撰写、审稿与编辑、数据可视化、实验设计、项目管理、资源协调、资金申请、数据分析、概念构思。Youwen Zhang：实验设计、数据分析。John Alex Sinclair：撰写……

未引用参考文献

“结直肠癌生存率”，2025年；“美国癌症统计：结直肠癌数据”，2025年；Van Daela和Nopens，2015年。

伦理批准和参与同意

我们从Precision for Medicine获得了结直肠癌患者和健康组的血浆样本，样本在收到后立即进行匿名处理和随机分配。Precision for Medicine已制定相应的IRB（机构审查委员会）协议来规范血浆样本的采集过程。该公司与全球的监管机构和认证组织合作，确保样本采集过程和协议符合FDA、EMA和MHRA的最新指南。

出版同意

不适用。

数据和材料的获取

本研究使用和/或分析的数据集可向相应作者提出合理请求后获取。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

资助

H.C.C和S.S感谢Common基金（通过NIH主任办公室的战略协调办公室提供的部分资助（项目编号：4UH3CA241684-03），以及NIH的资助（项目编号：1R21AI180713-01A1）。陆欣还获得了NIH的资助（项目编号：R01CA248033、R01CA280097和R01CA297220）。

利益冲突声明

作者声明以下财务利益和个人关系可能被视为潜在的利益冲突：Hsueh-Chia Chang、Sonu Kumar、Satyajyoti Senapati和John Alex Sinclair持有待批准的美国圣母大学的专利申请#19/153,414。如果有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢圣母大学化学与生物分子工程系Yichun Wang教授实验室的Gaeun Kim提供了用于初步实验的健康人皮肤细胞培养基。同时感谢圣母大学Harper癌症研究所（HCRI）的组织库提供的NanoSight NS300纳米粒子跟踪分析设备。