近接ライゲーションハイブリダイゼーションがトリガーされ、構造スイッチングベースの信号増幅戦略が敏感で正確なエキソソーム検出のための信号増幅戦略

エキソソームは、腫瘍の移動と浸潤だけでなく、細胞間コミュニケーションにも有意な機能を抱えています。それにもかかわらず、エキソソームの正確な同定は、バイオ流体の存在量が少ないため、CD63タンパク質などの遊離タンパク質分子によって引き起こされる潜在的な破壊のために、重大な障害をもたらします。この研究では、近接ライゲーションハイブリダイゼーショントリガー構造スイッチングアプローチを使用して、エキソソームを正確に検出するための信号増幅方法を開発しました。この方法には、エキソソーム表面タンパク質CD63（L1プローブ）を認識するアプタマープローブと、エキソソームの生体脂質層（L2プローブ）を標的とするコレステロールプローブの2つのプローブによるエキソソームの二重認識が含まれます。エキソソームの二重認識に基づいて、近接ライゲーションハイブリダイゼーション技術を構造スイッチングベースの信号サイクルと統合する正確で敏感なアプローチを成功裏に開発しました。このアプローチにより、2つのバイオマーカーの同時分析が可能になり、酵素を必要とせずにエキソソームの定量化と追跡の両方が可能になります。最終的に、提案された方法は、5桁の幅広い検出範囲とμLあたり36粒子の低い制限を示し、生物学的科学、生物医学工学、および個別化医療の分野での幅広い用途に適しています。

Exosomes have significant functions in intercellular communication, as well as in tumor migration and invasion. Nevertheless, the precise identification of exosomes poses a significant obstacle due to their low abundance in biofluids and potential disruption caused by free protein molecules, such as CD63 protein. In this study, we have developed a signal amplification method for precise detection of exosomes using a proximity ligation hybridization triggered structure-switching approach. The method involves the dual-recognition of exosomes by two probes: an aptamer probe that recognizes the exosomal surface protein CD63 (L1 probe), and a cholesterol probe that targets the biolipid layer of the exosomes (L2 probe). Based on the dual-recognition of exosomes, we have successfully developed an accurate and sensitive approach that integrates the proximity ligation hybridization technique with a structure-switching based signal cycle. This approach allows for the simultaneous analysis of two biomarkers, enabling both quantification and tracing of exosomes without the need for enzymes. Eventually, the proposed method exhibits a wide detection range of 5 orders of magnitude and a low limit of detection of 36 particles per μL, making it suitable for a wide range of applications in the fields of biological science, biomedical engineering, and personalized medicine.