奥拜德·阿夫扎尔（Obaid Afzal）| 阿里·阿尔塔拉维（Ali Altharawi）| 穆巴拉克·A·阿拉姆里（Mubarak A. Alamri）| 曼纳尔·A·阿洛萨伊米（Manal A. Alossaimi）| 阿卜杜勒马利克·S·A·阿尔塔米米（Abdulmalik S.A. Altamimi）| 帕万·古德（Pawan Goud）| 普雷尔娜·乌尼亚尔（Prerna Uniyal）| 拉基·米什拉（Rakhi Mishra）
沙特阿拉伯阿尔卡尔吉（Al-Kharj）11942，萨塔姆·本·阿卜杜勒阿齐兹大学（Prince Sattam bin Abdulaziz University）药学院药物化学系
摘要
电化学生物传感器是一种先进且新颖的技术，可用于敏感且特异性地检测临床相关的生物标志物。其中，血清钙网蛋白（calreticulin，简称CRT）作为免疫源性细胞死亡（immunogenic cell death，简称ICD）的指标，在肺癌检测中具有巨大潜力。临床研究表明，肺癌患者的血清中可溶性钙网蛋白水平显著高于健康对照组，并且与病理分级和组织学分类呈正相关。近期电化学生物传感器设计的改进，包括使用适配体（aptamers）作为生物受体以及增强信号转导途径的纳米材料，使得无需繁琐的样本预处理即可检测到飞摩尔到原子摩尔级别的CRT。ICD过程表现为CRT在细胞膜上的预凋亡暴露，这一过程充当“自我吞噬”信号，从而引发抗原呈递细胞的识别并激活适应性免疫反应，这对宿主抵御肿瘤至关重要。本文综述了电化学生物传感器的开发现状、CRT在免疫源性细胞死亡信号传导中的作用，以及可用于肺癌诊断的基于血清的生物标志物检测原理。未来，有可能通过添加微流控多路平台同时检测多种生物标志物，开发基于人工智能辅助数据解读的即时检测设备，并开展临床验证程序以确定不同患者群体的诊断参考区间。这些技术进步将有助于早期发现癌症、更精确地分层患者风险，并优化临床实验室工作流程。
引言
肺癌是全球癌症相关发病率的主要原因，每年约有250万新病例和180万死亡病例，这一数字因烟草消费持续增加和环境暴露而持续上升[1]。从组织学角度来看，肺癌主要分为两大类：非小细胞肺癌（NSCLC，占80–85%），其中包含腺癌（40%）、鳞状细胞癌（25–30%）和大细胞癌（10–15%）；以及小细胞肺癌（SCLC，占10–15%），后者生长迅速且易早期转移[2]、[3]。尽管治疗选择有所改善，但许多患者仍未能得到早期发现，因为从患者出现症状到临床确诊平均需要12个月，导致大多数患者就诊时已处于肿瘤晚期，治疗选择有限。目前的诊断策略（如低剂量计算机断层扫描）灵敏度和特异性较低，且假阳性率较高，同时存在辐射暴露问题，且无法区分良性与恶性肿瘤结节。这是因为基于生物标志物的方法特异性较低，因为恶性组织和正常老化组织都可能发生突变[4]。因此，迫切需要开发能够准确反映早期恶性变化的新型诊断生物标志物。ICD被认为是决定肿瘤对治疗反应的核心机制，其中死亡的肿瘤细胞会释放大量损伤相关分子模式（DAMPs），这些分子通过刺激抗原呈递细胞的招募和激活来增强免疫反应，从而确保治疗成功[5]、[6]、[7]。钙网蛋白（CRT）是一种内质网驻留伴侣蛋白，其典型细胞内位置通过内质网应激诱导的活性氧（ROS）途径和自噬调节过程改变为细胞外位置，CRT与其共运输蛋白ERp57一起从内质网转移到细胞质，然后到达细胞膜，发挥“自我吞噬”信号作用。研究表明，肺癌患者的血清中可溶性钙网蛋白水平高于健康个体，并与组织学亚型、病理分级、肿瘤内免疫浸润和临床结局相关，这表明sCRT可能是一种有潜力的诊断/预后生物标志物[8]、[9]、[10]。
新的电化学生物传感技术通过基于纳米复合材料的平台、基于适配体的识别元件和多路检测设计，实现了对飞摩尔和原子摩尔浓度范围内癌症生物标志物的超灵敏和定量检测，可在临床现场快速应用。这项技术填补了传统免疫测定方法中的关键诊断空白。
知识空白与需求：(i) 尽管已有文献讨论了免疫源性细胞死亡生物学和DAMPs，或癌症生物标志物的电化学传感器，但仍缺乏将CRT生物学（细胞外/可溶性CRT）、血清前分析因素、分析验证需求和电化学检测设计与临床可行的癌症生物标志物工作流程相结合的综合性建议。此外，关于如何将CRT特异性应用于实际临床系统，以及如何将电化学系统与传统检测方法进行比较的转化问题，往往未能整合到一个以实验室医学为导向的模型中。
本综述总结了关于CRT介导的肺癌ICD分子机制的现有研究，讨论了血清CRT作为早期肺癌诊断新生物标志物的临床诊断和预后价值，以及能够将这些生物学认识转化为敏感、特异性强且可行的临床诊断解决方案的最新电化学传感平台[11]、[12]、[13]、[14]。为此，本文旨在确立CRT作为肺癌中可量化的ICD相关生物标志物；总结分析和前分析过程对可靠血清CRT测量的重要性；并描述用于临床转化的电化学传感器的开发和验证。
免疫源性细胞死亡途径：关键药理学诱导因子和分子触发机制
免疫源性细胞死亡发生在应激调控的肿瘤细胞死亡与治疗引起的应激相互作用时。最常见的生物活性诱导因子包括蒽环类药物/奥沙利铂类药物和光动力疗法，它们都通过内质网应激编程刺激细胞表面的CRT预凋亡暴露。从机制上看，这些触发因素最终都导致危险信号（如CRT暴露和伴随的DAMPs释放），而CRT可被用作这些过程的标志物。
免疫源性细胞死亡中循环钙网蛋白的释放动力学和血清检测
释放和/或外化动力学决定了CRT是早期细胞表面危险信号还是ICD过程中随后释放的分析物，这一时间点对于解读血清检测结果至关重要。Panaretakis等人证明了免疫源性化疗通过ROS激活的PERK-eIF2α信号通路和内质网-高尔基体顺向运输机制诱导早期CRT-ERp57暴露。
钙网蛋白传感的电化学转导机制
电化学CRT传感技术通过检测表面结合转化为电流或界面阻抗变化的方式，允许在类似血清的介质中进行快速和微型化的检测。其中一个关键进展是电化学方法（特别是一次性电极上的EIS/SWV），能够通过复杂界面中的基质干扰将低结合蛋白的结合转化为稳定的电子信号。
针对循环钙网蛋白的电化学免疫传感器开发
用于检测循环钙网蛋白的电化学免疫传感器的开发涉及高亲和力生物识别、抗污染界面和高效的血清信号转导。这些技术逐步发展为能够在复杂液体活检中实现临床可测量的CRT信号捕获和检测流程。Liu等人制备了单克隆抗体和化学发光免疫测定方法，用于测量可溶性钙网蛋白，结果显示其水平有所升高。
血清钙网蛋白在区分肺癌患者中的诊断价值
血清钙网蛋白被用于帮助区分肺癌患者和对照组，因为肿瘤应激和治疗可能导致CRT在细胞表面暴露并释放到血液中。临床应用时，应结合免疫系统和肿瘤内在的CRT机制来解读血清检测结果。Liu等人证明，腺病毒中的CRT和MAGE-A3共表达可抑制A549细胞的生长和侵袭，抑制cyclin D1表达，抑制AKT/ERK/NF-κB信号通路。
限制血清钙网蛋白特异性的标准化和生物学干扰因素
血清钙网蛋白对肺癌的特异性受到标准化和生物学干扰因素的影响，因为CRT可能由恶性应激、治疗和非恶性炎症释放。因此，需要协调前分析技术和背景标志物，以分离肿瘤来源的ICD信号和系统损伤信号进行临床解读。Jiang等人发现，在内毒素诱导的急性肺损伤过程中，血清钙网蛋白水平升高。
结论与未来展望
电化学生物传感器技术是一种革命性的分析方法，可用于检测肺癌患者血清中的CRT，作为ICD的标志物，从而填补了早期和准确诊断癌症的基本空白。越来越多的临床证据表明，肺癌患者的循环钙网蛋白水平显著高于健康对照组，并与之呈正相关。
< />
奥拜德·阿夫扎尔（Obaid Afzal）： 数据整理、概念构思。
阿里·阿尔塔拉维（Ali Altharawi）： 监督、项目管理。
穆巴拉克·A·阿拉姆里（Mubarak A. Alamri）： 形式分析、概念构思。
曼纳尔·A·阿洛萨伊米（Manal A. Alossaimi）： 初稿撰写、监督。
阿卜杜勒马利克·S·A·阿尔塔米米（Abdulmalik S.A. Altamimi）： 初稿撰写、审稿与编辑。
帕万·古德（Pawan Goud）： 数据可视化、软件使用、资源协调。
普雷尔娜·乌尼亚尔（Prerna Uniyal）： 资源获取、方法学设计。
拉基·米什拉（Rakhi Mishra）： 初稿撰写、审稿与编辑、验证。
本文不包含任何作者参与的人类或动物实验研究。
本研究得到了萨塔姆·本·阿卜杜勒阿齐兹大学（Prince Sattam bin Abdulaziz University）的资助（项目编号：PSAU/2025/03/34290）。
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
作者感谢萨塔姆·本·阿卜杜勒阿齐兹大学通过项目编号（PSAU/2025/03/34290）资助本研究。
