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對癌癥病人實現(xiàn)快速、簡便地早期篩查是醫(yī)療界的迫切需要。近日，華東理工大學材料學院顧金樓教授團隊報道了基于可調介孔的分級結構金屬有機骨架，構建特異性酶促反應的傳感模型，實現(xiàn)前列腺癌病人（PCa）的精準篩選。該工作只需要采集病人一滴尿液，即可快速、準確地篩查癌癥病人，可避免傳統(tǒng)PSA和肛檢方法復雜尷尬的過程。系列工作已申請專利（202110648627.8），隨后課題組將部分數據發(fā)表在《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.1c05674）上。

PCa是嚴重影響男性健康的最常見癌癥之一。對于大多數患者來說，在早期階段沒有明顯的臨床癥狀，因此PCa的早期篩查對于改善患者的生活質量和降低其死亡率至關重要。肌氨酸被證實為早期PCa的臨床標志物，通過對尿液中的肌氨酸水平進行檢測可完成簡單和無創(chuàng)的早期PCa診斷。然而，在PCa的病理過程中，人類尿液中的肌氨酸含量僅增加不到一個數量級。此外，探針通常容易受到臨床樣本中可能共存的大量生物分子的干擾。因此，很難準確區(qū)分肌氨酸的微小濃度變化，從而導致假陽性/陰性診斷的風險。這些問題使得臨床樣本中肌氨酸的特異檢測具有挑戰(zhàn)性。

針對上述問題，課題組通過間接量化臨床尿樣中的肌氨酸來篩查PCa個體。如圖所示，該策略以肌氨酸氧化酶(SOX)作為特異性識別單元，氧敏感分子作為信號報告分子，新開發(fā)的分級介孔鋯基金屬有機骨架（HMUiO）具有連續(xù)可調的介孔尺寸，確保了SOX和響應單元分別在其相鄰的介孔和微孔域中空間分離的協(xié)同工作。高達12.1nm的大介孔不僅大大提高了SOX的負載能力，而且為肌氨酸的自由擴散留出了足夠的空間?；诖?，該探針可準確檢測PCa患者與健康人尿樣中肌氨酸濃度的微小變化。

圖片說明：傳感器量化肌氨酸用于早期前列腺癌篩選的示意圖

這種基于特異性酶促反應的傳感模型可有效避免結構相似的生物分子的干擾。此外，通過改變封裝酶的類型，可以便捷地擴展這種酶輔助底物傳感的概念，有望為合理設計多種探針以量化復雜生物樣品中的特定生物標志物提供指導。

論文的第一作者為材料學院博士研究生趙麗瑋同學，通訊作者為顧金樓教授，該研究得到了國家自然科學基金和上海市自然科學基金的支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c05674