SERS-Sensor basierend auf CHA-Reaktion zur EGFR-Mutationstypisierung bei fortgeschrittenem Lungenkrebs

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Medizintechnik, insbesondere der molekularbiologischen Technologie, hat die gezielte Therapie von Lungenkrebs rasche Fortschritte gemacht und die Prognose einer gezielten Therapie im Vergleich zur Chemotherapie deutlich verbessert. In der klinischen Praxis trägt die molekulare Typisierung von EGFR-Mutationen zu einer rechtzeitigen und optimalen Tumorbehandlung bei. Zu den gängigen Nachweismethoden gehören derzeit Sanger-Sequenzierung, Next-Generation-Sequenzierung (NGS) und RT-PCR, und die meisten ihrer Proben stammen aus Tumorgewebe. Allerdings haben die Mängel von Gewebeproben wie geringe Menge, langer Nachweiszyklus, Heterogenität und Invasivität die Anwendung dieser Methoden vor Herausforderungen gestellt. Um die vielen Einschränkungen beim Nachweis von Genmutationen in Tumorgeweben zu überwinden, ist es daher von großer Bedeutung, nach praktikablen Alternativen zu suchen, die leicht zu erhalten sind und wenig Eingriffe in das EGFR-Mutationsscreening erfordern. Frühere Berichte haben gezeigt, dass klinische Serum-zirkulierende Tumor-DNA (ctDNA) relativ vollständige genetische Informationen behält und EGFR-Mutationen in Tumorzellen in Echtzeit in ctDNA widergespiegelt werden können. Im Blut bietet der Nachweis von ctDNA einzigartige Vorteile, wie z. B. hohe Aktualität, wenige falsch positive Ergebnisse und hohe Spezifität. Mit Blut als idealem Ersatz kann daher der niedriginvasive ctDNA-Nachweis zu einem wirksamen Instrument für die Flüssigbiopsie werden. Leider gibt es keine standardisierte Methode zum Nachweis von EGFR-Mutationen in Blutproben. Zu den gängigen Methoden zum Nachweis von ctDNA gehören NGS, Mutation Amplification Retardation System (ARMS) und digitale PCR. Diese Methoden haben jedoch Nachteile wie eine komplexe Bedienung, lange Zeit, hohe Kosten, geringe Empfindlichkeit und schlechte Spezifität. Daher ist eine neue Methode zum schnellen und empfindlichen Nachweis der ctDNA-Typisierung dringend erforderlich.

SERS hat sich aufgrund seiner hervorragenden optischen Eigenschaften zu einem der vielversprechendsten Werkzeuge in der biomedizinischen Analyse entwickelt. Da die Kopienzahl mutierter ctDNA im Blut jedoch nur 1 % der Wildtyp-DNA beträgt, kann die herkömmliche SERS-Technologie die strengen Bedingungen für den ultraempfindlichen Nachweis nicht erfüllen. Die katalytische Haarnadelanordnung (CHA) ist eine typische isotherme, enzymfreie Signalverstärkungsstrategie. Um die analytische Fähigkeit der Detektionsplattform für ctDNA mit geringer Häufigkeit weiter zu verbessern, haben wir CHA und SERS als Biosensor kombiniert, der als duale Signalverstärkungsstrategie konzipiert ist, um die analytische Leistung der Detektionsplattform für EGFR im Serum zu verbessern. In unserer vorherigen Studie haben wir erfolgreich einen durch die CHA-Reaktion vermittelten selbstkalibrierten SERS-Biosensor für die EGFR-Mutationstypisierung (Del-19, T790M, L858R) bei Lungenkrebspatienten konstruiert und die Genauigkeit, Empfindlichkeit und Spezifität des SERS-Biosensors überprüft Eine kleine Stichprobe von 32 Patienten soll über 95 % betragen. Um ein Höchstmaß an klinischer Evidenz zu erhalten und tatsächlich eine klinische Transformation zu erreichen, zielt diese prospektive, multizentrische klinische Studie darauf ab, die analytische Effizienz des SERS-Biosensors für die EGFR-Mutationstypisierung bei Patienten mit fortgeschrittenem Lungenkrebs zu überprüfen.