SERS-sensor gebaseerd op CHA-reactie voor EGFR-mutatietypering bij geavanceerde longkanker

Met de voortdurende ontwikkeling van medische technologie, vooral van de moleculaire biologie, heeft gerichte therapie voor longkanker snelle vooruitgang geboekt en is de prognose van gerichte therapie aanzienlijk verbeterd vergeleken met chemotherapie. In de klinische praktijk is moleculaire typering van EGFR-mutaties bevorderlijk voor een tijdige en optimale tumorbehandeling. Momenteel omvatten gebruikelijke detectiemethoden Sanger-sequencing, next-generation sequencing (NGS) en RT-PCR, en de meeste van hun monsters zijn afkomstig van tumorweefsel. De gebreken van weefselmonsters, zoals de kleine hoeveelheid, de lange detectiecyclus, de heterogeniteit en de invasiviteit, hebben echter voor uitdagingen gezorgd bij de toepassing van deze methoden. Om de vele beperkingen waarmee men te maken krijgt bij het detecteren van genmutaties in tumorweefsels te overwinnen, is het daarom van groot belang om te zoeken naar haalbare alternatieven die gemakkelijk te verkrijgen zijn en weinig ingrijpend zijn voor screening op EGFR-mutaties. Eerdere rapporten hebben aangetoond dat klinisch serum circulerend tumor-DNA (ctDNA) relatief volledige genetische informatie behoudt, en dat EGFR-mutaties in tumorcellen in realtime in ctDNA kunnen worden weerspiegeld. In bloed heeft de detectie van ctDNA unieke voordelen, zoals een hoge tijdigheid, weinig valse positieven en een hoge specificiteit. Daarom kan, met bloed als ideale vervanger, laag-invasieve ctDNA-detectie een effectief hulpmiddel worden voor vloeibare biopsie. Helaas bestaat er geen gestandaardiseerde methode om EGFR-mutaties in bloedmonsters te detecteren. Gebruikelijke methoden voor het detecteren van ctDNA zijn onder meer NGS, Mutation Amplification Retardation System (ARMS) en digitale PCR. Deze methoden hebben echter nadelen zoals complexe werking, lange tijd, hoge kosten, lage gevoeligheid en slechte specificiteit. Daarom is er dringend behoefte aan een nieuwe methode voor snelle en gevoelige detectie van ctDNA-typering.

SERS is een van de meest veelbelovende hulpmiddelen in biomedische analyse geworden vanwege zijn uitstekende optische eigenschappen. Omdat het kopieaantal van mutant ctDNA in bloed echter slechts 1% van het wildtype DNA bedraagt, kan de traditionele SERS-technologie niet voldoen aan de strikte voorwaarden voor ultragevoelige detectie. Katalytische haarspeldassemblage (CHA) is een typische isothermische enzymvrije signaalversterkingsstrategie. Om het analytische vermogen van het detectieplatform voor ctDNA met lage overvloed verder te verbeteren, hebben we CHA en SERS gecombineerd als een biosensor die is geconstrueerd als een dubbele signaalamplificatiestrategie om de analytische prestaties van het detectieplatform voor EGFR in serum te verbeteren. In onze vorige studie hebben we met succes een CHA-reactiegemedieerde, zelfgekalibreerde SERS-biosensor geconstrueerd voor EGFR-mutatietypering (Del-19, T790M, L858R) bij longkankerpatiënten, en hebben we de nauwkeurigheid, gevoeligheid en specificiteit van de SERS-biosensor geverifieerd in een kleine steekproef van 32 patiënten bedroeg meer dan 95%. Om het hoogste niveau van klinisch bewijs te verkrijgen en daadwerkelijk klinische transformatie te bereiken, heeft deze prospectieve, multicentrische klinische studie tot doel de analytische efficiëntie van de SERS-biosensor voor het typen van EGFR-mutaties bij gevorderde longkankerpatiënten te verifiëren.