生物研究院：“利用纳米抗体‘超精密生物传感器’实现癌症早期诊断”

by Jeong Ilwoong

Published 12 Nov.2025 09:25(KST)

一种能够在早期诊断癌症的基于纳米抗体的“超精密生物传感器”已被开发出来。

韩国生命工学研究院（生工研）生物设计校正研究中心研究员 Woo Uijeon 团队于12日表示，已开发出一种以纳米抗体为基础、能够精确检测作为癌症和炎症反应主要诊断指标之一的“白细胞介素‑6（Interleukin‑6·IL‑6）”蛋白的生物传感器。

右一为 Woo Uijeon 博士及其研究团队成员。韩国生命工学研究院提供

IL‑6 是一种调节免疫反应的蛋白质，当体内发生炎症或与癌细胞反应时，其数值会急剧升高，因此被用作胰腺癌、肾癌、自身免疫性疾病、败血症等疾病早期诊断和预后监测的关键指标。

然而，酶联免疫吸附实验（ELISA）、聚合酶链式反应（PCR）等现有诊断技术不仅分析耗时长、需要熟练人员操作，而且在检测极微量蛋白质方面存在局限。

为此，研究团队将目光投向比传统抗体小1/10的纳米抗体。纳米抗体是一种源自骆驼科动物抗体的超小型蛋白质，其体积小、结构稳定，且可在细菌中容易生产，因此有利于开发诊断设备。

尤其是由于体积小，可以在传感器表面高密度附着，并且在温度及环境变化下仍保持稳定，因此具有很大潜力被开发为现场即时检测（POCT）设备。

研究团队为利用纳米抗体的这些优点，构思出“互补决定区嫁接（CDR grafting）”技术，通过精确复制既有抗体的“核心部分（识别位点）”并直接替换为纳米抗体，在无需动物免疫实验的情况下即可快速制备高精度纳米抗体。

尤其是，以这种方式设计的纳米抗体与韩国标准科学研究院（标研）所拥有的、能够直接检测液体中反应的硅传感器技术——溶液浸没式硅传感器（Solution‑Immersed Silicon·SIS）相结合，实现了具备世界最高水平灵敏度的生物传感器。

SIS 传感器是在液体环境中精确测量硅表面光反射变化，从而实时检测蛋白质结合的先进光学技术，由于不需要金属薄膜，因此信号干扰少、稳定性高。

研究团队开发的传感器灵敏度极高，能够检测到极微量的蛋白质。即使 IL‑6 蛋白浓度处于每克对1万亿分之一（4.5 fg/mL）这一极微量水平，也能被检测到，其灵敏度约为目前使用的 ELISA 诊断试剂盒的1000倍。

最重要的是，在分析胰腺癌和肾癌患者的血清时，该传感器能够清晰区分健康人和患者，验证了其在临床诊断中的直接应用潜力。

本次研究最大的成果不只是开发出一种新型传感器，更在于提出了一个可将抗体直接转换为纳米抗体的设计平台。利用这一平台，当已经获得能够识别特定疾病相关蛋白质的抗体时，可在短时间内将该抗体转换为纳米抗体，并应用于各种传感器或诊断设备。

Woo 研究员表示：“本研究将抗体工程与精密测量技术相结合，提出了一种即使在极微量条件下也能检测生物信号的新范式，具有重要意义。”他还表示：“研究团队开发的技术今后将有助于对癌症或炎症性疾病等在疾病早期阶段出现的微小生物变化进行快速而准确的诊断。”

另外，该研究成果已于上月23日在线发表于国际科学期刊《Chemical Engineering Journal》。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。