臨床腫瘤診斷主要有四種形式。醫學影像要求腫瘤發展到一定大小才可實現檢測，腫瘤標志物的靈敏度較低，組織活檢需要手術穿刺取樣，感染風險較大。而液體活檢可以通過無創或微創手段，運用患者的體液樣本，就可以實現全周期的腫瘤診療檢測，且靈敏度和特異性均超90%.因此，液體活檢技術成為了目前醫療產業的研究熱點，國內外也誕生了多家高市值液體活檢企業。

液體活檢技術的檢測對象包含3種，在癌癥初期，循環腫瘤細胞在血液中含量極低，每毫升血液中不足10顆，難以檢測。循環腫瘤DNA是目前的主要檢測對象，但此類技術需要在海量正常DNA分子中找到僅占千分之一的腫瘤DNA分子，檢測難度大，成本高。而外泌體含量多，既有DNA信息，也有RNA信息，而且主要來源于腫瘤細胞，因此成為了液體活檢的新寵兒。

外泌體液體活檢的一個難點在于外泌體富集難度大，常規產品采用差速離心，儀器大，耗時4-5小時，且富集之后還需要用多種設備聯合檢測。為此，項目團隊研發了陰離子交互的原創方法和試劑盒，富集僅30分鐘，成本10元以內，富集與后續檢測可用自動化串聯實現。

單癌種的早篩往往需要同時對4-5種標志物進行多指標檢測，泛癌種早篩則需要幾十種標志物。如何以低樣品消耗量高靈敏度特異性地定量檢測這些標志物是外泌體液體活檢的另一個難點。針對這個問題，本項目采用了高精度微納檢測芯片的技術，只需要5ml液體樣本即可以同時檢測24種指標，而同類技術大多只能利用5ml樣品檢測1個指標。

外泌體液體活檢第三個難題在于，外泌體尺寸過小僅為30-200納米。傳統光學顯微鏡難以實現單外泌體的檢測，只能檢測到外泌體團簇形成的整體信號，且依賴復雜昂貴的熒光標記。為此，本項目研發了高光譜定量干涉的外泌體檢測方法，通過干涉重構可檢測單一外泌體，對外泌體的檢測靈敏度提升了8倍，大幅提升了外泌體表面蛋白的檢測定量能力。

本項目的創新點在于：

1、提出一種陰離子交互的外泌體富集技術，實現高純度外泌體高效富集，可排除游離核酸污染，耗時約30分鐘。

2、提出一款碟式微流控芯片，能夠以亞微升體系實現外泌體內多種核酸標志物的并行檢測。

3、提出一種高光譜定量干涉的外泌體檢測方法，能夠非標記地識別單個外泌體，對外泌體表面蛋白檢測靈敏度提升了約8倍。

本項目的核心產品為外泌體腫瘤篩查，可同時檢測核酸和蛋白，預計檢測準確率更高，并且可直接醫院使用。同時團隊也在前期對肺癌臨床病例做了驗證，靈敏度達到89.1%、特異性達到87.2%。

圖1.本項目研發的外泌體富集設備

圖2.本項目研發的外泌體檢測設備