可持续木材纤维素纳米纤维捕获的细胞外囊泡可以识别和改善癌症治疗

由名古屋大学AkiraYokoi领导的日本研究小组开发了一种创新技术，使用源自木材纤维素的纤维素纳米纤维(CNF)片来捕获手术期间液体样本甚至器官中的细胞外囊泡(EV)。

EV是癌细胞的小型结构，在细胞间通讯中发挥着至关重要的作用。使用这项新技术提取和分析EV有可能彻底改变早期癌症诊断并为个性化医疗打开大门。研究人员已在《自然通讯》上发表了他们的发现。

癌症因其预后不良而臭名昭著，并且在许多情况下直到晚期才被发现，导致患者的治疗选择有限。使用EV早期检测癌症并对其进行分析可以提供有关疾病状态及其进展的重要信息。这应该有助于医生监测和调整个性化癌症治疗计划。然而，由于缺乏有效的隔离策略，研究人员之前使用电动汽车的尝试受到了限制。

为了捕获EV，横井和他的同事使用由木质纤维素制成的CNF片从卵巢癌小鼠模型的液体样本中提取它们。由于该材料具有多孔纳米结构，因此该片材将含有电动汽车的液体吸收到其孔隙中，并在干燥后将其关闭。他们发现这些薄片可以从仅仅十微升的体液中捕获并保存电动汽车。相比之下，当前的标准方法(例如超速离心)更耗时并且需要更大的样品。

“我们通过应用造纸和溶剂置换技术开发了独特的纤维素纳米纤维，”横井说。“我们使用的纤维素纳米纤维是一种可持续的生物质材料，主要来自木材细胞壁。这些板材具有吸引人的特性，例如重量轻、强度高，最重要的是，易于生物降解。”

利用该技术，研究人员成功地从小鼠卵巢癌模型中提取并分析了EV以及其中包含的microRNA(miRNA)。由于健康患者和患病患者之间的miRNA存在差异，因此它们是理想的癌症诊断标记物。研究小组还在从肿瘤表面收集的EV中发现了不同的miRNA组，其中一些在肿瘤切除后减少。

追踪这些miRNA的存在或不存在可能是分析治疗有效性的一种简单方法，然后根据肿瘤异质性调整治疗。异质性是一个常见问题，即使在单个肿瘤中，癌细胞也具有不同的特征和特性。

该片材的结构与医用纱布相似，因此即使在手术期间将其放置在器官上，也可以轻松粘贴和移除。为了测试这一点，该小组使用了最近摘除的人体器官。他们的成功测试揭示了一个令人兴奋的发现，因为与肿瘤组织相比，肿瘤表面的EV显示出独特的miRNA谱。

横井说：“器官表面是以前未分析的EV亚群，现在可以对其进行生物学评估。”“CNF论文能够从体内多个部位获得EV。然后，通过检查这些EV的分子谱，我们可以监测疾病进展并定制最佳药物的选择，从而有助于个性化医疗。”

国际细胞外囊泡学会董事会成员兼日本细胞外囊泡学会主席TakahiroOchiya博士对这些片材的潜力充满热情，他说：“使用CNF片材进行外泌体分析是一种极其新颖的方法，预计将在各种应用，包括医疗用途。我们预计这将是一项重大进步，将把外泌体作为医学研究的知识直接带给患者。”

这项研究具有广泛的意义，开启了手术期间电动汽车的分析，这是迄今为止尚未探索的领域。展望未来，研究团队将致力于推进EV片在多种疾病的医疗应用，提高诊断准确性，助力迎来个性化医疗时代。