利用人体的邮政系统来了解和治疗疾病

类似于通过精心设计的邮政系统从一个人发送到另一个人的包裹，细胞发送带有内容和包装材料的微小包裹，这些内容和包装材料用于关键目的：保护内容物免受外界侵害，并确保通过带有地址的标签到达正确的地方。

这些包装被称为细胞外囊泡（EV） – 脂质结合分子，在整个身体中发挥各种调节和维持功能。它们有助于去除细胞内不需要的物质，它们运输蛋白质，帮助DNA和RNA转移，并促进癌细胞中的致瘤基因。

鉴于其无数的作用，电动汽车已成为生物医学领域许多研究人员的中心舞台，因为它们有可能改进当前的疾病检测和治疗方法。然而，主要的挑战是准确识别电动汽车的分子含量，同时表征电动汽车，与其他更均匀的细胞成分不同，电动汽车具有更多的异质性。

现在，宾夕法尼亚大学的一组研究人员开发了一种新颖的平台，即无液滴双数字测定，不仅可以分析单个电动汽车，还可以准确识别其分子含量。研究人员采用了数字测定法，该测定法通过二进制度量量化分子的内容 – 1对应于分子的存在，零对应于缺乏分子 – 并将其应用于EV。这项工作发表在 Advanced Science上。

该团队由工程与应用科学学院和佩雷尔曼医学院的助理教授Jina Ko领导。“我们的方法可以对电动汽车内的单个分子进行高度准确的定量，”Ko说。“这为早期疾病检测和治疗领域打开了许多大门。

研究人员首先利用微孔方法对单个电动汽车进行分区，以隔离电动汽车。接下来，他们捕获了电动汽车内的单个分子，并放大了信号以使其清晰。然后，该团队能够通过荧光以极高的精度确定关键EV生物标志物的表达水平。

该技术首先通过使用信号放大从癌组织样本中分离EV并表征表皮生长因子受体（一种在细胞生长和分化中起关键作用的蛋白质）的表达来进行测试。在此之后，该方法用于与宾夕法尼亚大学生物系的Wei Guo合作确定黑色素瘤细胞系中程序性死亡配体1（PD-L1）蛋白的丰度。结果展示了该系统在检测电动汽车货物方面的准确性和灵敏度。

该论文的第一作者、生物工程博士候选人David Reynolds说：“PD-L1分子检测在癌症研究中特别有用，所以令人兴奋的是，我们开发的技术可以用来回答一些基本的生物学问题，也可以转化为临床研究的一个活跃领域。

研究人员指出，PD-L1是一种在调节免疫系统中起着至关重要作用的蛋白质。具体来说，它可以抑制免疫反应，在正常情况下有助于身体预防自身免疫反应，但在许多癌细胞中，可以上调作为“隐藏”免疫系统的机制。

“用PD-L1检测成功测试我们的技术暗示了更好的生物标志物用于监测肿瘤行为，生长和治疗反应的前景，”Ko说。“展望未来，我们很高兴能够探索分析工具，这些工具将提供提高我们对其他细胞成分和过程的理解的方法，这些成分和过程可以告诉我们更多关于我们身体在做什么的信息。

Ko说：“能够高精度测量临床重要生物标志物的超灵敏工具的开发将为生物医学研究及其实际应用的新时代打开大门。

Jina Ko是 佩雷尔曼医学院病理学和检验医学系的助理教授，也是宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院生物工程系的助理教授。

David Reynolds是宾夕法尼亚大学工程学院生物工程系的博士候选人。

其他作者包括宾夕法尼亚大学工程学院生物工程系的Menghan Pan，George Galanis，Yoon Ho Roh，Renee-Tyler T. Morales，Shailesh Senthil Kumar和Su-Jin Heo;宾夕法尼亚医学院病理学与检验医学系的杨静波和徐晓伟;宾夕法尼亚大学艺术与科学学院生物系的Wei Guo。

该研究得到了美国国立卫生研究院的支持：赠款R00CA256353，R35 GM141832和CA174523（孢子）。