基于drFRET技术的小细胞外囊泡糖基化RNA成像：开启癌症精准诊断新纪元

编辑推荐：针对糖基化RNA(glycoRNA)检测技术匮乏的难题，中国研究人员开发了双识别荧光共振能量转移(drFRET)策略，实现了10μL微量体液中sEV表面5种glycoRNA的原位成像。该技术对6类癌症的诊断准确率达89%，并首次揭示glycoRNA通过Siglec/P-selectin通路调控sEV内化的分子机制，为癌症早诊提供了新型生物标志物检测平台。

　　

在生命科学领域，细胞表面糖基化修饰的奥秘始终吸引着研究者的目光。近年来，一类被称为糖基化RNA(glycoRNA)的新型分子登上舞台——这些在RNA骨架上连接糖链的"杂化分子"被发现存在于细胞膜表面，但其功能研究和临床转化却面临重大技术瓶颈。传统检测方法如代谢标记结合点击化学，不仅需要复杂的预处理，还无法实现原位成像；而质谱技术虽能解析糖链结构，却难以同步获取空间分布信息。更关键的是，作为细胞间通讯的重要载体，小细胞外囊泡(sEV)是否携带glycoRNA、这些分子能否成为疾病诊断标志物等核心问题始终悬而未决。

针对这些挑战，中国东北大学的研究团队在《Nature Communications》发表了突破性成果。他们创新性地开发了双识别荧光共振能量转移(drFRET)技术，通过设计特异性识别N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac)的糖探针(GRPs)和原位杂交探针(ISHPs)，首次实现了sEV表面glycoRNA的高灵敏度可视化检测。这项研究不仅建立了从7种癌细胞系中鉴定出的5种sEV-glycoRNA分子图谱，更在100例临床样本中验证了其诊断价值：区分癌症与健康人群的准确率达到100%，对乳腺癌、胰腺癌等6类癌症分型的准确率为89%。此外，研究还首次阐明sEV-glycoRNA通过结合Siglec-10/11和P-selectin受体调控囊泡内化的新机制。

关键技术方法包括：1) 采用差异超速离心结合HER2适配体功能化微球(fcPS)富集sEV；2) 设计Cy3/Cy5标记的GRPs和ISHPs实现双识别drFRET成像；3) 通过主坐标分析(PCoA)算法处理100例临床样本(含6类癌症和健康对照)的glycoRNA信号；4) 结合RNA酶/糖苷酶处理验证分子互作特异性；5) 采用纳米颗粒追踪(NTA)和扫描电镜(SEM)表征sEV特性。

研究结果部分呈现多重突破：
"glycoRNAs在sEV中的存在"通过代谢标记实验证实，Ac₄ManNAz标记的sEV RNA在变性电泳中显示特异性生物素信号，dot blot分析进一步验证其糖基化修饰。

"开发用于sEV glycoRNA原位成像的drFRET"展示技术优势：线性检测范围达10⁵-10⁹ mL^-1，检测限7.7×10⁴ mL^{-1>；经RNase A或神经氨酸酶处理后cdFRET信号降低90%以上，证实特异性。}

"癌症来源sEV中glycoRNA的原位FRET成像"揭示7种癌细胞系sEV的glycoRNA异质性，如MCF-7细胞的U1信号显著高于HeLa(P=0.0216)，PCA分析实现细胞来源区分。

"FRET成像揭示癌症中多重glycoRNA改变"显示sEV_SUM(glycoRNA)标志物在训练集(n=70)和验证集(n=30)中AUC均为1，精准召回曲线GINI指数达1。

"sEV glycoRNA谱实现准确癌症诊断"通过PCoA算法实现89%的癌症分型准确率，其中胰腺癌样本呈现明显空间聚集。

"drFRET揭示sEV glycoRNA与Siglec蛋白的相互作用"发现RNase A处理使Siglec-10结合降低78.1%(P=0.0033)，证实glycoRNA占sEV-Siglec互作的23%。

"通过消融sEV表面RNA减少细胞摄取"证明PNGase F处理使内皮细胞对sEV内化降低82.7%(P=0.0096)，3D成像显示内化sEV定位于核周区域。

这项研究开创性地将drFRET技术应用于sEV表面糖基化分子的时空解析，其科学价值体现在三个维度：技术层面，建立的70分钟快速检测方案突破现有方法通量限制；临床层面，sEV-glycoRNA标志物为液体活检增添新维度；机制层面，揭示glycoRNA-Siglec轴调控sEV内化的新规律。研究者特别指出，未来需优化单囊泡检测灵敏度，并探索非HER2阳性sEV的glycoRNA特征。这项成果不仅为癌症早诊提供新工具，更开辟了"RNA糖生物学"这一交叉学科的研究新范式。