DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s577306
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41884281
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Lai-Xi Zhao وآخرون
الموضوع الرئيسي: الحويصلات خارج الخلوية في الأمراض
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على التحديات والتقدم في الكشف المبكر عن سرطان الخلايا الحرشفية الفموية (OSCC) باستخدام تشخيصات النانو للزلالات اللعابية. غالبًا ما تفشل طرق التصوير التقليدية والخزعة في تحديد سرطان الخلايا الحرشفية الفموية في مراحله المبكرة بسبب عدم قدرتها على اكتشاف التغيرات الجزيئية الدقيقة. يبرز المؤلفون أربعة اختناقات رئيسية في الترجمة السريرية لتشخيصات الزلالات اللعابية: التباين في جمع اللعاب ومعالجته، والمقايضات في إثراء الحويصلات، وإشارات الأورام ذات الوفرة المنخفضة التي تحجبها الحويصلات الخلفية، وتنوع العلامات البيولوجية. لمعالجة هذه القضايا، يقترح البحث دمج حلول مختلفة مدعومة بتقنية النانو، بما في ذلك تقنيات إثراء الميكروفلويديك، ودارات تضخيم الحمض النووي لتحسين الإشارة، وطرق تحويل متقدمة مناسبة لحجوم العينات الصغيرة.
تؤكد الخاتمة على الحاجة الملحة لاستراتيجيات تشخيصية موثوقة وغير جراحية لسرطان الخلايا الحرشفية الفموية في مراحله المبكرة، نظرًا لارتفاع معدل الإصابة وانخفاض معدلات البقاء المرتبطة بالمرض. تُقدم الزلالات اللعابية كمصدر واعد للخزعة السائلة نظرًا لقربها من الآفات الفموية وإمكانيتها في حمل توقيعات جزيئية مشتقة من الأورام. يناقش الاستعراض بشكل منهجي الحالة الحالية للمعرفة بشأن جمع وعزل وتوصيف الزلالات اللعابية، مع معالجة المزايا والتحديات المرتبطة باستخدامها في التشخيص. يدعو المؤلفون إلى مزيد من البحث لتحديد علامات بيولوجية قوية، وتوحيد البروتوكولات، والتحقق من التطبيقات السريرية من خلال دراسات واسعة النطاق، مشيرين إلى أن تشخيصات الزلالات اللعابية يمكن أن تعزز بشكل كبير من الكشف المبكر عن الأورام وتساهم في تطور علم الأورام الدقيق.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التحدي الكبير الذي يشكله سرطان الخلايا الحرشفية الفموية (OSCC)، وهو الشكل الأكثر شيوعًا من سرطان الخلايا الحرشفية في الرأس والعنق. على الرغم من التقدم في العلاج، لا يزال التشخيص لمرضى OSCC سيئًا، خاصة لأولئك الذين تم تشخيصهم في مراحل متقدمة، حيث تكون نسبة البقاء لمدة 5 سنوات أقل من 20%. يتم التأكيد على الكشف المبكر كأمر أساسي لتحسين نتائج المرضى، ومع ذلك، غالبًا ما تفشل طرق التشخيص التقليدية في تحديد الأورام في مراحلها المبكرة بسبب اعتمادها على الأعراض السريرية الواضحة.
تسلط الورقة الضوء على إمكانيات الخزعة السائلة، وخاصة من خلال تحليل الزلالات اللعابية، كأداة تشخيصية غير جراحية لسرطان الخلايا الحرشفية الفموية. الزلالات اللعابية، التي هي حويصلات بحجم النانو تُفرز من أنواع خلايا مختلفة، يمكن أن تحمل توقيعات جزيئية محددة للأورام قد تشير إلى وجود المرض وتقدمه. أظهرت الدراسات الحديثة أن الزلالات اللعابية يمكن أن توفر معلومات تشخيصية قابلة للمقارنة مع الفحوصات المعتمدة على الدم، مع تحديد علامات بيولوجية محددة ترتبط بـ OSCC. يهدف الاستعراض إلى تجميع التقدمات الحالية في هذا المجال، مع التركيز على التكوين، والجمع، والتوصيف للزلالات اللعابية، مع معالجة التحديات المتعلقة بالتنوع البيولوجي والضوضاء الخلفية في اللعاب. يقترح المؤلفون أن نهج متعدد الأوميات، مقترنًا بتقنيات الكشف المتقدمة، يمكن أن يعزز من دقة تشخيصات OSCC ويسهل التدخل المبكر.
طرق
في هذا القسم، يناقش المؤلفون طرقًا مختلفة لاستخدام المواد النانوية في الكشف عن الزلالات الورمية وقياسها، مع التركيز بشكل خاص على بروتين ligand 1 لموت الخلايا المبرمج (PD-L1). قدم Zhang et al. تقنية تضخيم الإشارة التي تستخدم ربط الأبتامير وتزاوج هيكل الحمض النووي لتجميع كرات نانوية من النقاط الكمومية، مما يمكّن من تصنيف الزلالات بلونين لت screening السرطان وتقييم تعبير PD-L1 من خلال التعلم الآلي. طور Thakur et al. جهاز استشعار حيوي يعتمد على الرنين السطحي المحلي (LSPR) باستخدام جزر نانوية من الذهب مُجمعة ذاتيًا (SAM-AuNIs)، والتي تميز بفعالية الزلالات المستهدفة عن الحويصلات الخلفية، مما يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة لتصنيع أجهزة الاستشعار الحيوية.
بالإضافة إلى ذلك، قدم Lee et al. جهاز استشعار مناعي يعتمد على المغناطيسية والفلورية يجمع بين جزيئات الفضة النانوية وجزيئات أكسيد الحديد المغناطيسي المُعدلة مع الجرافين لعزل الزلالات من خلايا سرطان البروستاتا. تستخدم هذه المنصة مجالًا مغناطيسيًا للفصل وتستخدم جسم مضاد Dye-tetraspanin لإنشاء هيكل “التقاط مغناطيسي-كشف فلوري”، مما يسمح بالعزل السريع والكشف المباشر عن الزلالات بناءً على تغييرات شدة الفلورية. تعزز المساحة السطحية العالية لهذه المواد النانوية من كفاءة الالتقاط للزلالات اللعابية، بينما تحسن خصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة من إشارات الكشف، مما يعالج التحديات المرتبطة بانخفاض تركيز الزلالات في عينات اللعاب.
نقاش
يناقش هذا القسم تكوين الزلالات اللعابية ومصادرها، مع التأكيد على إمكانياتها كعلامات تشخيصية لسرطان الخلايا الحرشفية الفموية (OSCC). تتشكل الزلالات اللعابية من خلال مسارين رئيسيين: التبرعم المباشر من الغشاء البلازمي وطريق داخلي أكثر تعقيدًا يتضمن تشكيل حويصلات داخل اللمعة (ILVs) داخل الأجسام متعددة الحويصلات (MVBs). يلعب المجمع الفرز الداخلي المطلوب للنقل (ESCRT) دورًا حاسمًا في هذه العملية، مما يسهل فرز الحمولة إلى ILVs وإطلاقها لاحقًا كزلالات. بالإضافة إلى ذلك، تساهم آليات بديلة مستقلة عن ESCRT أيضًا في تكوين الزلالات، مما يبرز تعقيد هذه العملية.
يعتبر اللعاب مصدرًا غنيًا للزلالات، حيث يحتوي على مساهمات من غدد لعابية مختلفة، والدورة الدموية النظامية، والأنسجة الفموية المحلية، بما في ذلك خلايا الأورام. تعكس التركيبة المتنوعة للزلالات اللعابية، التي تشمل البروتينات والأحماض النووية والدهون، أصولها الخلوية وتوفر علامات بيولوجية قيمة لـ OSCC. من الجدير بالذكر أن الدراسات قد حددت مكونات زلالية محددة، مثل microRNAs والبروتينات المرتبطة بتكون الأورام، والتي يمكن أن تعمل كمؤشرات تشخيصية محتملة. توفر القدرة على تحليل هذه العلامات الزلالية بشكل غير جراحي من خلال اللعاب مسارًا واعدًا للكشف المبكر ومراقبة OSCC، على الرغم من أن التحديات لا تزال قائمة في تمييز الزلالات المشتقة من الأورام عن مجموعات الحويصلات الأخرى في اللعاب.
DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s577306
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41884281
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Lai-Xi Zhao et al.
Primary Topic: Extracellular vesicles in disease
Overview
The section provides an overview of the challenges and advancements in the early detection of oral squamous cell carcinoma (OSCC) using salivary exosome nanodiagnostics. Conventional imaging and biopsy methods often fail to identify early-stage OSCC due to their inability to detect subtle molecular changes. The authors highlight four key bottlenecks in the clinical translation of salivary exosome diagnostics: variability in saliva collection and processing, trade-offs in vesicle enrichment, low-abundance tumor signals obscured by background vesicles, and biomarker heterogeneity. To address these issues, the paper proposes integrating various nanotechnology-enabled solutions, including microfluidic enrichment techniques, nucleic-acid amplification circuits for signal enhancement, and advanced transduction methods suitable for small sample volumes.
The conclusion emphasizes the pressing need for reliable, non-invasive diagnostic strategies for early-stage OSCC, given the high incidence and low survival rates associated with the disease. Salivary exosomes are presented as a promising liquid biopsy source due to their proximity to oral lesions and potential to carry tumor-derived molecular signatures. The review systematically discusses the current state of knowledge regarding the collection, isolation, and characterization of salivary exosomes, while also addressing the advantages and challenges of their use in diagnostics. The authors advocate for further research to identify robust biomarkers, standardize protocols, and validate clinical applications through large-scale studies, suggesting that salivary exosome-based diagnostics could significantly enhance early tumor detection and contribute to the evolution of precision oncology.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the critical public health challenge posed by oral squamous cell carcinoma (OSCC), the most prevalent form of head and neck squamous cell carcinoma. Despite advancements in treatment, the prognosis for OSCC patients remains poor, particularly for those diagnosed at advanced stages, where the 5-year survival rate is below 20%. Early detection is emphasized as essential for improving patient outcomes, yet traditional diagnostic methods often fail to identify early-stage tumors due to their reliance on clinically apparent symptoms.
The paper highlights the potential of liquid biopsy, particularly through the analysis of salivary exosomes, as a minimally invasive diagnostic tool for OSCC. Salivary exosomes, which are nanosized vesicles secreted by various cell types, can carry tumor-specific molecular signatures that may indicate disease presence and progression. Recent studies have shown that salivary exosomes can provide diagnostic information comparable to blood-based assays, with specific biomarkers identified that correlate with OSCC. The review aims to synthesize current advancements in the field, focusing on the biogenesis, collection, and characterization of salivary exosomes, while addressing challenges related to biological heterogeneity and background noise in saliva. The authors propose that a multi-omics approach, combined with advanced detection technologies, could enhance the specificity of OSCC diagnostics and facilitate early intervention.
Methods
In this section, the authors discuss various methods for utilizing nanomaterials in the detection and quantification of tumor exosomes, particularly focusing on programmed cell death ligand 1 (PD-L1) protein. Zhang et al. introduced a signal amplification technique that employs aptamer binding and DNA scaffold hybridization to assemble quantum dot nanospheres, enabling two-color phenotyping of exosomes for cancer screening and PD-L1 expression assessment through machine learning. Thakur et al. developed a localized surface plasmon resonance (LSPR) biosensor using self-assembled gold nano-islands (SAM-AuNIs), which effectively differentiates target exosomes from background vesicles, offering a cost-effective solution for biosensor fabrication.
Additionally, Lee et al. presented a magneto-fluorescence immunosensor that combines silver nanoparticles and magnetic iron oxide nanoparticles modified graphene to isolate exosomes from prostate cancer cells. This platform utilizes a magnetic field for separation and employs a Dye-tetraspanin antibody to create a “magnetic capture-fluorescence detection” structure, allowing for rapid isolation and direct detection of exosomes based on fluorescence intensity changes. The high specific surface area of these nanomaterials enhances capture efficiency for salivary exosomes, while their unique physicochemical properties improve detection signals, addressing challenges associated with low concentrations of exosomes in saliva samples.
Discussion
The section discusses the biogenesis and sources of salivary exosomes, emphasizing their potential as diagnostic markers for oral squamous cell carcinoma (OSCC). Salivary exosomes are formed through two primary pathways: direct outward budding from the plasma membrane and a more complex endocytic pathway involving the formation of intraluminal vesicles (ILVs) within multivesicular bodies (MVBs). The endosomal-sorting complex required for transport (ESCRT) plays a crucial role in this process, facilitating the sorting of cargo into ILVs and their subsequent release as exosomes. Additionally, alternative ESCRT-independent mechanisms also contribute to exosome biogenesis, highlighting the complexity of this process.
Saliva serves as a rich source of exosomes, containing contributions from various salivary glands, systemic circulation, and local oral tissues, including tumor cells. The diverse composition of salivary exosomes, which includes proteins, nucleic acids, and lipids, reflects their cellular origins and provides valuable biomarkers for OSCC. Notably, studies have identified specific exosomal components, such as microRNAs and proteins associated with tumorigenesis, which can serve as potential diagnostic indicators. The ability to analyze these exosomal biomarkers non-invasively through saliva presents a promising avenue for early detection and monitoring of OSCC, although challenges remain in distinguishing tumor-derived exosomes from other vesicle populations in saliva.