2020肿瘤标志物检测方法研究进展

2020肿瘤标志物检测方法研究进展

肿瘤具有高死亡率、高转移率和高复发率, 是危害人类健康的重大疾病。诊断肿瘤的传统方法有病理组织活检、核磁共振成像（magnetic resonance imaging , MRI）、电子计算机断层扫描（computed tomography , CT）、B超、X线胸片、内镜检查等。这些检查对于肿瘤早期的检测效果十分有限, 部分检测方法不仅价格昂贵, 且会给患者带来痛苦。因此, 在肿瘤早期阶段开展快速、有效的检测十分必要, 不仅可以达到早发现、早治疗的目的, 还可以改善患者就医体验。肿瘤标志物的筛检对于肿瘤早期检测具有重要意义[1]。

肿瘤标志物是指由肿瘤组织或宿主与肿瘤相互作用所产生的一类活性物质, 能够提示肿瘤存在与生长变化。肿瘤标志物常常存在于血清、细胞、尿液、体液或组织中, 常见的有癌胚蛋白、肿瘤抗原、酶类标志物、激素、糖类抗原等。肿瘤标志物检测具有操作便捷、标本易获取、非侵入性、价格低廉、易于动态监测疾病等优点。肿瘤标志物的检测对于肿瘤的预防、早期诊断与鉴别诊断、辅助肿瘤分类、疾病监测、指导治疗和预后判断有重要作用, 可有效弥补其他医学技术对肿瘤诊断、治疗及预后判断的不足[2]。肿瘤标志物种类繁多, 检测方法也各异, 本文将几种常见肿瘤标志物检测方法的研究进展作一综述。

1 放射免疫分析

放射免疫分析是一种传统的检测肿瘤标志物的方法, 是将放射性核素检测技术与抗原抗体结合特异性的特点相结合, 以定量微量物质。放射免疫分析多

使用放射性核素125I, 因其具有放射性高、易标记、衰变过程中释放的射线易于被检测等优势, 逐渐替代了3H和14C而被广泛使用。放射性核素标记具有高灵敏度、易于商品化等优势, 曾被广泛应用, 但与其他方法[3]相比, 存在试剂盒使用寿命短、有放射性污染风险等缺点, 目前已逐渐被其他检测方法取代。

2 化学发光免疫分析

化学发光免疫分析是目前常用和较为成熟的肿瘤标志物检测技术, 其利用化学发光物质作为标记物, 根据发光信号的强度来判断待测物质的量。自1928年德国化学家Albrecht 发现鲁米诺的化学发光特性后, 该检测技术由于灵敏度高、快速、线性范围广、仪器结构简单、适合小型化、无放射性危害等优点得到不断发展[4, 5]。化学发光免疫分析为化学发光法, 使用直接发光物质（如吖啶酯）标记抗体, 或使用酶类催化剂（如辣根过氧化物酶）[6]标记抗原抗体。将化学发光技术与微芯片电泳化学发光

（microchip-electrophoresis chemiluminescence, MCE-CL）等技术联合使用, 具有效率高、分析快、自动化程度高、需要更少样品和试剂的优点[7, 8]。

传统化学免疫分析采用酶标技术, 用辣根过氧化物酶催化鲁米诺的免疫测定技术曾被广泛使用, 目前的免疫测定系统通常使用信号探针标记抗体并进一步测量目标分析物浓度。但这类天然酶具有稳定性差、来源有限、对环境变化敏感、易受环境影响而变性等缺点, 且标记过程通常会损害抗体分子的生物活性, 因而基于金属及金属复合物[9, 10]、磁性纳米颗粒[11]、量子点[12]

等催化发光底物的无酶免疫系统[13]不断发展, 将电化学技术和化学发光相结合检测肿瘤标志物, 兼具了化学发光的高灵敏度和电化学的时间、空间可控性[14, 15]的优点。有研究人员以CuS纳米粒子作为过氧化物酶模拟物, 设计了一种新型的无标记化学发光（chemiluminescence, CL）免疫方法测定甲胎蛋白, 与基于酶标的CL免疫测定法相比, 提出的无标记测定模式更简单、价廉、快速。采用无标记的CL免疫测定法测定甲胎蛋白的线性范围为0.1~60 ng / mL, 检出限为0.07 ng / mL, 且此CL免疫测定系统显示出良好的特异性、可接受的重复性和良好的准确性[16]。

3 酶联免疫吸附试验

酶联免疫吸附试验是一项临床上已普及的检测技术, 这一技术将抗原或抗体包被于固相支持物上, 将酶标抗原或抗体加入抗原抗体复合物中, 通过底物使酶显色来达到检测目的。不同的研究人员会采用不同的酶联免疫吸附试验策略, 如使用单克隆多克隆抗体[17]及嵌合抗体[18]来开发肿瘤标志物检测试剂盒。酶联免疫吸附试验被开发后其检测系统得到不同的优化, 如凝集素及生物素-亲和素系统[19]在酶联免疫吸附试验中的应用大大增强了其检测的敏感性, 荧光素酶夹心酶联免疫吸附试验系统[20]也使检测的敏感性不断增强。酶联免疫吸附试验不仅适用于对单一分析物的测定, 在多个分析物同时存在时, 同样具有良好的适用性[21]。

除酶联免疫吸附试验外, 越来越多的研究集中于开发具有酶样活性的模拟酶[22]。ZHANG等[23]以Cu2+作为助催化剂, 利用Cu2+/Ag-AgI复合物作

为催化剂具有在可见光下使3, 3´, 5, 5´-四甲基联苯胺（3, 3´, 5, 5´

-tetramethylbenzidine, TMB）颜色产生变化的特性, 构建了夹心型比色法, 通过监测TMB溶液的颜色变化以定量癌胚抗原的水平, 其开发的比色免疫测定在血清样品分析中表现出良好的选择性、重复性和稳定性。

4 免疫传感器

免疫传感器一直备受肿瘤研究者关注和青睐。将特异性免疫反应与生物传感技术相结合形成的生物传感器, 其生物识别部分来自抗原与抗体的特异性识别和结合作用, 通过理化换能器和信号放大装置将生物信号转变为电信号用于检测。与其他几种检测方法相比, 免疫传感器具有灵敏度高、操作方便、设备简单、成本低、可实现实时动态检测等优势。目前, 免疫传感器大部分处于试验阶段, 正向高通量、商品化发展, 以满足临床大样本检测的要求, 随着技术的不断成熟, 有望成为肿瘤标志物的新型检测手段。

金属纳米材料由于拥有独特的光学、电子和催化特性常被用于构建免疫传感器[24, 25]。LIU等[26]使用多孔铂纳米颗粒和PdPt纳米笼同时测定肿瘤标志物癌胚抗原和甲胎蛋白, 利用多孔铂纳米颗粒较大的表面积和较强的导电性, PdPt纳米笼优异的催化性能及高负载能力, 增强和放大响应信号, 实现了对双重分析物的灵敏测定。另外, 使用纳米合金材料制作的传感器, 与使用单一金属材料相比具有更好的生物相容性, 金属之间良好的协同作用使传感器催化性能进一步被放大。ZHANG等[27]使用PdPt纳米颗粒, 以石墨烯片和多壁碳纳米管作为传感平台, 组成纳米复合物修饰电极, 来测定肿瘤标志