综述：宫颈癌诊断领域的新前沿：用于HPV检测的生物传感器的最新创新

《Talanta》：Emerging frontiers in cervical cancer diagnostics: Recent innovations in biosensors for HPV detection

　　**Konika Saini | Arzoo Saini | Neelam Yadav | Vinod Kumar**
**印度哈里亚纳中央大学跨学科与应用科学学院生物化学系，Jant-Pali, Mahendergarh, 123031**

**摘要**
宫颈癌（CC）是全球女性面临的重要健康问题。其致病性与人乳头瘤病毒（HPV）密切相关。因此，及时诊断对于降低死亡率并改善患者预后至关重要。目前采用多种传统检测方法（如巴氏涂片、阴道镜检查、宫颈活检、醋酸视觉检查、Southern印迹杂交检测）以及现代技术（如基因分型、PCR、HCII杂交捕获、ELISA和测序）。然而，这些传统方法存在假阳性、需要专业设备、灵敏度和特异性较低等局限性。为克服这些挑战，正在开发新型生物传感技术。生物传感器的出现为宫颈癌的及时、灵敏和特异性检测带来了新的可能性。本文全面概述了宫颈癌的致病机制和诊断策略，特别强调了最新开发的生物传感技术，并探讨了人工智能（AI）和机器学习（ML）的作用及面临的挑战。本文旨在通过提供经济实惠、可靠且快速的诊断方案，突出生物传感器在减轻全球宫颈癌负担方面的贡献。不过，仍需跨学科合作和进一步研究以提高其早期检测的可靠性。生物传感器的持续发展和临床应用有望重新定义宫颈癌诊断的未来。

**引言**
宫颈癌（CC）是女性生殖道恶性肿瘤的主要原因[1]。该疾病主要通过亲密性接触或皮肤接触传播[2]。2022年记录了近35万例死亡病例和66万例新发病例[3]。宫颈癌是全球女性第四大恶性肿瘤负担[4]。据估计，到2030年，全球宫颈癌死亡人数可能增至41.1035万例，新发病例增至76.0082万例[4]。世界卫生组织（WHO）提出了“90-70-90”目标，旨在2030年前降低宫颈癌发病率：70%的35岁以下女性和45岁以下女性接受筛查[5]。据估计，女性一生中感染HPV的概率超过80%，男性超过90%[6]。人乳头瘤病毒（HPV）的持续感染是宫颈癌的主要原因。此外，HPV还可能导致其他器官的癌症，如肛门生殖器癌、阴道癌、阴茎癌、口咽癌和外阴癌[7]。常见的宫颈癌筛查方法包括巴氏涂片、细胞学筛查、Southern印迹杂交检测、血清学确认和聚合酶链反应（PCR）[8]。尽管这些方法有效，但存在成本高、需要精密仪器和训练有素的人员、响应时间长、假阳性风险及污染等问题。因此，亟需及时检测和有效管理宫颈癌以改善全球女性健康。在生物系统中早期检测HPV是当务之急。为弥补传统方法的不足，正在开发先进的诊断技术，如生物传感器。这些定量分析设备专门用于从大量非目标分子中检测特定分子（如蛋白质、适配体、DNA、RNA等）[9]。本文将分子致病机制、传统技术、纳米技术和先进生物传感技术结合起来，提供了宫颈癌筛查的比较分析，并为下一代宫颈癌生物传感器研究制定了蓝图。本文的独特之处在于全面系统地评估了HPV检测领域的最新创新，同时详细讨论了HPV的致病机制和相关途径以及各种筛查技术，并根据转换和生物识别元件对生物传感器的分析性能进行了分类评估。通过分析AI的现状及转化挑战，本文指出了癌症研究的未来发展方向。然而，仍需持续努力将生物传感器与临床和个性化宫颈癌治疗相结合。

**关键词**
HPV生物传感器；宫颈癌生物传感器；电化学HPV生物传感器；光学HPV生物传感器；压电HPV生物传感器

**本文结构**
- **引言**
- **宫颈癌的致病机制**
- **HPV检测的生物传感器**
- **AI和机器学习在宫颈癌检测中的应用**
- **生物传感器发展的挑战**
- **未来展望**
- **结论**

**作者贡献声明**
Konika Saini：撰写初稿、方法学设计、数据分析
Arzoo Saini：撰写修订稿、资金申请
Neelam Yadav：撰写修订稿、验证、监督、资金申请、概念构思
Vinod Kumar：监督、数据分析

**利益冲突声明**
作者声明无可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

**致谢**
Neelam Yadav和Arzoo Saini感谢Anusandhan国家研究基金会（ANRF，隶属于印度科技部，项目编号ANRF/ECRG/2024/002226/LS）及UGC颁发的初级研究奖学金（编号221610196566）为本研究提供的财政支持。