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韓國科學技術研究院 （KIST） 生物醫學研究部高級生物分子識別中心Changjoon Keum等人開發了一種用于檢測膀胱癌的設備以及評估了其即時性能，該設備能夠消除對樣本處理的要求。11月28日，相關研究工作以“Diagnosis of early-stage bladder cancer via unprocessed urine samples at the point of care”為題發表于《Nature Biomedical Engineering》。

每年有 500,000 例新的膀胱癌病例和 200,000 例與膀胱癌相關的死亡。早期膀胱癌術后復發率高，超過 70%，晚期膀胱癌生存率低，需要膀胱切除，這會損害患者的生活質量。因此，需要通過頻繁的篩查進行早期和準確的診斷。目前基于膀胱鏡檢查的篩查方法具有侵入性、痛苦和昂貴，因此不是頻繁監測的最佳選擇。基于通過檢測尿液生物標志物來診斷膀胱癌的即時診斷工具顯示出作為一種低成本且高度可及的非侵入性方法的前景。然而，它們通常缺乏敏感性，這對于檢測尿液生物標志物水平低的早期癌癥來說是一個問題。尿液樣本的異質性也會影響此類測試的有效性；例如，85% 的膀胱癌患者會出現血尿，并可能導致假陰性。早期膀胱癌檢測需要提供準確診斷結果的即時檢測，無論尿液異質性如何。

研究者們開發了一個家庭診斷平臺，用于使用未經處理的尿液樣本檢測早期膀胱癌。浮力提升生物干擾正交有機凝膠信使 （BLOOM） 平臺使用雙相系統，使用水凝膠膜將生物標志物識別和信號生成分開。為了進行測試，用戶將尿液倒入樣品室并添加一層十二烷油。如果存在，尿透明質酸酶 — 膀胱癌的生物標志物— 降解樣品室底部的水凝膠膜以釋放浮力有機體，這些有機體漂浮到雙相系統中的有機相。然后有機凝膠溶解在有機層中并釋放出尼羅紅染料，從而產生溶劑變色熒光（圖1，d）。無論尿液是否被血液污染，這個過程都會發生。

用于BC診斷的BLOOM示意圖。圖片來源：Nature BME（2024）

研究者們在一項雙盲研究中評估了 BLOOM 的性能，該研究使用了來自膀胱癌或其他泌尿生殖系統疾病患者的 80 份尿液樣本和來自健康參與者的 25 份樣本，結果顯示檢測膀胱癌的準確性約為 90%。這比 FDA 批準的 NMP22 快速試劑盒有所改進，后者在同一隊列中僅顯示出 20% 的準確率。BLOOM 對早期膀胱癌和所有階段的癌癥顯示出相似的診斷準確性，驗證了該檢測適用于早期膀胱癌檢測。

該工具相對于其他測試的準確性相對較高，這是由于兩相系統提供的無干擾信號生成，這允許克服尿液樣本的異質性，減輕樣本間的變化。該技術不需要清洗過程，因此避免了伴隨而來的人為錯誤的可能性。

此外，BLOOM 檢測試劑盒還提供基于智能手機的信號讀取器和應用程序，可在資源有限的環境和家中使用。這種低成本、用戶友好且準確的家庭膀胱癌檢測診斷工具將使頻繁檢測成為可能，并增加早期發現的可能性。

浮力有機凝膠信使的制造和溶劑變色信號的轉導

使用BLOOM進行Hdase檢測

使用兩相系統對生物標志物識別和信號轉導進行空間分離可防止尿液中各種物質的干擾，因為大多數生物流體物質由于其固有的水溶性而傾向于留在水層中。因此，該平臺可用于測試其他異質性生物流體，例如未經處理的全血。與其他使用化學反應進行信號轉導的方法相比，使用浮力進行信號轉導的系統應受生化干擾的影響較小。盡管一些物質會粘附在漂浮的有機器上，例如蛋白質和重金屬離子，但這不會顯著抑制漂浮。兩階段概念消除了對生物流體樣本進行預處理的需要，能夠進行準確診斷，并為解決用于液體活檢的各種生物傳感器面臨的問題提供線索。

使用臨床患者樣本評估BLOOM用于BC篩查

帶有智能手機應用程序的BLOOM POC設備的設計和診斷性能

BLOOM 檢測有一些局限性。必須解決使用基于酶的生物標志物的局限性，例如它們對響應 pH 值、溫度和離子強度的活性變化的敏感性。此外，BLOOM 需要三個小時，更快速的讀數將是有益的。

為了實現 BLOOM 的實際應用，目前該研究正在進行擴展的臨床試驗、用于大規模生產的先進制造設計以及尋找透明質酸酶在膀胱癌中的作用方式的基礎研究。

文章鏈接：

A two-phase point-of-care diagnostic device for bladder cancer