综述：端粒酶生物传感器：癌症诊断中的一种有前景的方法

《Clínica e Investigación en Arteriosclerosis》：Telomerase biosensors: A promising approach in cancer diagnostics

本综述系统阐述了端粒酶（telomerase）作为关键癌症生物标志物的检测价值，重点评述了电化学、光学及纳米材料等新型生物传感器平台相较于传统方法（如TRAP、qPCR）在灵敏度、特异性及临床应用方面的显著优势，并展望了其在癌症早期诊断与个性化治疗中的转化前景。

　　

端粒酶与癌症中的作用机制

在高等真核生物的体细胞中，细胞分裂次数存在上限，随后细胞会进入衰老并最终走向凋亡，这一机制有助于防止有害基因突变的积累。然而，部分细胞能够绕过这些保护机制，导致增殖加剧，并获得逃避生长抑制或细胞死亡信号的能力，这些特征正是癌症的关键标志。端粒酶作为一种核糖核蛋白酶，其核心功能在于维持端粒长度，这对于细胞复制和寿命至关重要。在正常体细胞中，端粒酶活性通常很低或缺失，导致端粒随着每次细胞分裂而逐渐缩短。但在癌细胞中，端粒酶常常被重新激活，使得这些细胞能够突破正常的复制极限，实现所谓的“细胞永生”。这种端粒酶的异常激活是众多癌症的标志性特征，使其成为癌症诊断和治疗的重要靶点。

端粒酶活性检测方法

检测端粒酶活性对于癌症的诊断和预后评估具有重要意义。传统方法包括端粒重复序列扩增法（TRAP）、定量聚合酶链式反应（qPCR）和Southern印迹法等。尽管这些方法已被广泛应用，但它们存在灵敏度低、流程耗时、需要专业设备和操作经验等局限性。例如，TRAP法涉及端粒酶延伸产物与引物的PCR扩增步骤，虽然灵敏度较早期方法有所提升，但仍难以满足超早期检测的需求。

生物传感器在医学中的应用：提升诊断、治疗与患者赋能

生物传感器是一种将生物响应转换为电信号的分析装置。其核心组成部分包括生物识别元件（如酶、抗体或核酸）和信号转换器。生物传感器的发展为医学领域带来了革命性变化，实现了对各种健康参数的快速、准确和实时监测。通过整合纳米技术和分子识别元件，生物传感器的灵敏度和特异性得到了显著增强。

端粒酶活性生物传感器

针对端粒酶活性检测，研究人员开发了多种可靠的生物传感器平台。一项突破性的无酶电分析方法是利用尺寸均一的金纳米棒（AuNRs）增强亚甲蓝（MB）的电化学信号，从而实现端粒酶活性的高灵敏度检测。当存在dNTPs和端粒酶提取物时，双链DNA中的辅助DNA1可被延伸，这一过程通过电化学信号的变化被精确捕捉。此外，基于纳米材料的传感器，特别是那些利用金纳米颗粒（AuNPs）的传感器，通常展现出更高的灵敏度，其检测限远低于传统方法。在特异性方面，光学方法（如荧光检测）因其能够利用靶向分子标记而表现优异。电化学传感器也保持了高水平的特异性。

端粒酶生物传感器性能概述

不同平台的端粒酶生物传感器性能各异。纳米材料传感器，尤其是基于AuNPs的传感器，灵敏度普遍较高。电化学传感器利用金纳米棒等材料也展示了令人印象深刻的检测能力。光学传感器则在特异性方面具有优势。各种技术平台和纳米材料的应用，凸显了该领域的多样性和快速发展。

结论与未来展望

对端粒酶活性生物传感器的探索揭示了其在癌症诊断和预后生物标志物检测方面的重大进展。电化学、光学及纳米材料等多种生物传感器平台在实现端粒酶活性灵敏、特异性检测方面展现出巨大潜力。尽管取得了显著成果，将这些技术从实验室推向临床仍面临挑战，包括标准化、大规模验证以及成本效益等问题。未来的研究方向可能集中于开发更稳定、更易于使用的即时检测（POCT）设备，整合多组学数据以提升诊断准确性，以及探索其在癌症治疗效果监测中的应用。通过持续创新，端粒酶生物传感器有望为改善癌症诊断和个性化治疗策略做出重要贡献。