探索结直肠癌检测新方法：电化学细胞-SELEX监测技术及其应用

引言

结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）是全球最常见的癌症之一，每年新增病例数预计将在2040年达到320万。早期发现和诊断对于提高患者的生存率至关重要。传统的筛查方法如粪便潜血试验、结肠镜检查等存在一定的局限性，如准确性不高、成本高昂、患者不适等。近年来，液态活检和分子分析技术为癌症的早期检测提供了新的希望。本文将介绍一种创新的电化学细胞-SELEX（Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment）监测技术及其在结直肠癌检测中的应用。

正文

一、电化学细胞-SELEX监测技术简介

传统的细胞-SELEX监测依赖于荧光激活细胞排序（FACS），这种方法需要昂贵的设备且操作复杂。为了克服这些局限，研究人员提出了一种简单、经济高效的电化学细胞-SELEX监测方法。该方法通过将细胞与适配体之间的结合反应转化为电信号，并使用电化学阻抗谱（EIS）进行分析。这不仅减少了实验时间和成本，还避免了标记特定标记物（如荧光染料或酶）的需求。

二、适配体的选择与优化

通过电化学监测，研究人员对SNU-81结直肠癌细胞进行了15轮富集，成功筛选出了具有高亲和力（Kd值为101.5 nM）的适配体。这些适配体被证实能特异性地结合热休克蛋白60（HSP60），后者在结直肠癌细胞表面过表达，是潜在的生物标志物。为了进一步验证适配体的结合性能，研究人员进行了荧光珠基荧光测定，结果显示适配体对HSP60的Kd值为109.2 nM，表明其具有极高的结合亲和力。

三、蛋白质结合鉴定

为了确定适配体的结合靶点，研究人员使用生物素标记的适配体进行了亲和纯化实验。通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析，发现了多个潜在的结合蛋白，其中HSPA5和HSP60被认为是关键的生物标志物。特别是HSP60，在结直肠癌中过度表达，并且与肿瘤的发生和发展密切相关。此外，HSP60在细胞膜上的异常定位也使其成为理想的检测目标。

四、生物传感器性能评估

基于筛选出的适配体，研究人员开发了一种用于结直肠癌细胞检测的电化学生物传感器。该传感器由电极、适配体和目标细胞组成，能够在10²至10⁶个细胞/mL范围内实现快速、灵敏的检测，最低检测限（LOD）为88.7个细胞/mL。实验结果表明，该传感器对SNU-81细胞表现出显著的特异性，而对正常细胞和其他类型的肿瘤细胞（如乳腺癌细胞）则显示出较低的信号响应。这证明了该传感器在结直肠癌诊断中的巨大潜力。

五、未来展望

尽管电化学细胞-SELEX监测技术已经取得了显著进展，但仍需解决自动化监测系统和标准化确定标准等问题。未来的研究应致力于提高传感器的灵敏度和选择性，例如通过引入纳米材料和多价适配体复合物来增强检测效率。此外，该技术还可以扩展应用于其他类型的癌症和其他疾病领域，为临床诊断提供更广泛的支持。

结论

本文介绍了电化学细胞-SELEX监测技术在结直肠癌检测中的应用，展示了该方法的优势及其在生物标志物发现和生物传感领域的潜力。未来，随着技术的不断进步和完善，我们有理由相信这种创新的检测手段将为结直肠癌的早期诊断和治疗带来革命性的变化。

图 1. 电化学电池 - SELEX 监测示意图

Fig. 2. （a）电化学电池 - SELEX 监测的固定化阶段示意图以及固定化每个阶段的 EIS 信号趋势。（b）EIS 结果，（c）Rct 值，以及（d）使用 SNU - 81 细胞的每轮细胞 - SELEX 结果结合能力的流式细胞术结果。（e）EIS 结果，（f）Rct 值，以及（g）使用 NCC - 376 细胞的每轮细胞 - SELEX 结果结合能力的流式细胞术结果。

参考文献：Kwon, Y., Lee, M., Kaushik, N. K., Yoo, H. Y., Park, C., Lee, M.-H., & Lee, T. (2025). Electrochemical cell-SELEX monitoring and its application to electrochemical aptasensor for colorectal cancer detection. Chemical Engineering Journal, 506, 159935.