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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(xué)材料學(xué)院顧金樓教授團(tuán)隊報道了基于可調(diào)介孔的分級結(jié)構(gòu)金屬有機(jī)骨架，構(gòu)建特異性酶促反應(yīng)的傳感模型，實現(xiàn)前列腺癌病人（PCa）的精準(zhǔn)篩選。該工作只需要采集病人一滴尿液，即可快速、準(zhǔn)確地篩查癌癥病人，可避免傳統(tǒng)PSA和肛檢方法復(fù)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?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.1c05674）上。

PCa是嚴(yán)重影響男性健康的最常見癌癥之一。對于大多數(shù)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(zhì)量和降低其死亡率至關(guān)重要。肌氨酸被證實為早期PCa的臨床標(biāo)志物，通過對尿液中的肌氨酸水平進(jìn)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(shù)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(zhǔn)確區(qū)分肌氨酸的微小濃度變化，從而導(dǎo)致假陽性/陰性診斷的風(fēng)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(jī)骨架（HMUiO）具有連續(xù)可調(diào)的介孔尺寸，確保了SOX和響應(yīng)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(dá)12.1nm的大介孔不僅大大提高了SOX的負(fù)載能力，而且為肌氨酸的自由擴(kuò)散留出了足夠的空間。基于此，該探針可準(zhǔn)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(yīng)的傳感模型可有效避免結(jié)構(gòu)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(kuò)展這種酶輔助底物傳感的概念，有望為合理設(shè)計多種探針以量化復(fù)雜生物樣品中的特定生物標(biāo)志物提供指導(dǎo)。

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

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