正在接受靶向治疗的癌症患者可以期待在治疗开始后的一天内进行新的血液检测，该检测可以告诉他们的医生治疗是否有效。这将显着加快评估过程，并使医生能够在必要时调整治疗计划，以提高患者康复的机会。

与干扰所有快速分裂细胞并对细胞造成广泛损伤的传统化学疗法不同，靶向药物攻击特定分子，这些分子指导癌细胞生长和扩散，进而阻止癌症的异常生长。尽管靶向药物具有特定性质，但目前对其治疗实体瘤的临床评估主要依赖于不敏感和延迟的肿瘤体积成像或侵入性组织活检。

(iHealthtech)的邵慧琳助理教授和她的研究团队开发了一种准确、微创并显着提高评估窗口的技术，通过使用液体活检。

该技术被称为小分子化学占据和蛋白质表达的细胞外囊泡监测 (ExoSCOPE)，是世界上同类技术中的首创。它利用癌细胞分泌并在血液中循环的细胞外囊泡 (EV)作为实体瘤药物有效性的反映指标。

“肿瘤成像等传统程序不仅昂贵而且延迟。对于这些方法，治疗效果只能在数周后确定。使用 ExoSCOPE，我们可以在治疗开始的 24 小时内直接测量药物有效性的结果。这将显着减少癌症治疗监测的时间和成本，”首席科学家邵副教授说。

她补充说：“这种方法只需要少量的血液样本进行分析，每次测试只需不到一小时即可完成。因此，它的侵入性更小，但信息量更大。通过这种方式，医生可以监测患者的反应在治疗过程中更规律地治疗，并及时调整以定制治疗以获得更好的结果。”

该研究首次发表在科学期刊《自然纳米技术》上。

药物相互作用的灵敏测量

为了通过血液样本对药物功效进行灵敏、快速的分析，新加坡国立大学研究团队开发了 ExoSCOPE 作为集成纳米技术平台。它测量 EV，这是一种膜囊泡，其尺寸至少比人类头发的直径小一百倍，在传统光学显微镜下是不可见的。在成功的癌症治疗过程中，当靶向抗癌药物附着在癌细胞上并干扰肿瘤生长时，被治疗的细胞将释放到含有药物的血流中。

ExoSCOPE 平台利用化学生物学和传感器开发的互补方法来测量 EV 中这些微妙的药物变化。

新加坡国立大学的邵惠林助理教授(左)和潘思军博士(右)和他们的团队开发了 ExoSCOPE，这是世界上第一个可以在治疗开始后 24 小时内测量癌症治疗效果的血液测试。图片来源：新加坡国立大学

“目前测量药物-靶标相互作用的技术需要复杂的处理和侵入性组织活检，这限制了它们在癌症治疗监测中的临床应用。通过使用专门设计的化学探针，我们的平台在捕获和标记小血样中的 EV 方面非常敏感，以便评估药物-靶点相互作用，”新加坡国立大学 iHealthtech 研究员、该研究的共同第一作者潘思军博士说。

“ExoSCOPE 传感器包含数百万个金纳米环，用于捕获 EV 并放大它们的药物标记信号以产生强光信号。然后处理这些光信号以给出指示药物有效性的读数，”来自北京的博士生张燕先生说。新加坡国立大学生物医学工程系和 iHealthtech，以及该研究的共同第一作者。

使用开发的 ExoSCOPE 平台，该团队收集了有关不同类型 EV 及其药物变化的信息，这些信息在接受各种靶向治疗后。该平台不仅可以识别癌症释放的 EV，还可以监测它们随时间的药物动态，以准确区分治疗敏感性和耐药性。

“现有的血液药代动力学或药效学方法测量血液中的总药物浓度。这种整体信息并不反映药物在肿瘤中的功效。然而，ExoSCOPE 测量癌症释放的 EV 中的药物变化以准确反映肿瘤治疗反应，”助理教授解释说邵.

令人鼓舞的临床研究结果

在一项涉及 106 名患者的 163 份血液样本的临床试验中，ExoSCOPE 在肺癌患者身上显示出令人鼓舞的结果，能够及时评估患者的靶向治疗结果。与在整个治疗方案结束时进行的肿瘤体积成像黄金标准相比，ExoSCOPE 的准确率达到了 95%，但在治疗开始后的 24 小时内。

该技术卓越的分析性能为使用血源性电动汽车监测人体中药物与蛋白质靶标之间的不同相互作用铺平了道路。

“ExoSCOPE 为靶向药物选择和实时治疗监测提供了基于血液的药物评估范式转变，”邵副教授说。“该技术还可以使临床社区能够做出更及时的治疗决定。”

由九名成员组成的 NUS 团队用了两年时间(从 2019 年到 2021 年)来开发和验证 ExoSCOPE 平台。他们的下一个挑战是扩展平台以测量不同药物的功效，并将该技术应用于从癌症到心血管和神经系统疾病的一系列疾病。ExoSCOPE 已申请专利，新加坡国立大学团队希望在未来三年内将这项技术推向市场。

“我希望我们的技术能够为个性化治疗做出贡献，指导不同治疗方法的选择、剂量和持续时间，并改善治疗效果，”邵副教授说。