胶质母细胞瘤（GBM）是中枢神经系统最具侵袭性的原发脑肿瘤，其中位生存期仅约14个月。治疗抵抗的快速出现和局部频繁复发是导致患者预后不良的关键因素。目前，GBM的标准诊疗依赖影像学检查及手术切除标本的组织病理学分析，但这些方法难以动态监测肿瘤分子谱的演化。加之磁共振成像在放疗后早期易受假性进展及放射性坏死的影响，干扰对真实肿瘤进展的判断。因此，开发能够实时、无创地追踪肿瘤治疗反应和演化过程的非侵入性技术具有重要临床意义。

针对这一瓶颈，来自澳大利亚昆士兰大学的研究团队开发了名为GEMPAC的纳米诊断平台。该平台通过特异性捕获中枢神经系统来源的小细胞外囊泡（sEVs）并定量检测其中与胶质瘤干细胞不同细胞状态相关的表面标志物，以微创、可重复的方式实时追踪GBM患者在治疗过程中的肿瘤分子演化。相关研究成果于2026年1月30日发表在《Science Advances》（IF：12.5）（doi：10.1126/sciadv.adt2804）。

研究团队首先通过生物信息学筛选和临床组织验证，确定了两个高表达于中枢神经系统及GBM的跨膜蛋白ATP1B2和EAAT2作为捕获靶标，同时选取反映胶质瘤干细胞（GSC）四种细胞状态的表面标志物（CD24、CD44、CD133、EGFR）用于演化分析。GEMPAC芯片利用交流电致动纳米剪切策略，将抗ATP1B2和抗EAAT2抗体固定在微电极上，可特异性富集血液中的GBM来源sEVs；随后采用六种分别标记不同拉曼报告分子的金纳米探针进行多重检测，实现对单个sEV表面上述六种蛋白的同步定量。在细胞模型和临床样本验证中，该平台能清晰区分GBM与非GBM来源的sEVs，证实了高度特异性。

接着，研究团队对36例GBM患者术前及术后血浆进行了分析。结果显示，单纯sEV浓度与肿瘤负荷无显著相关；将各GSC标志物信号经CNS标志物归一化后得到的综合GEMPAC评分，在术后患者中与总生存期显著相关。高GEMPAC评分者术后生存期显著缩短（HR=1.92，P<0.04），预测一年总生存的曲线下面积为0.79。在纵向监测12例接受替莫唑胺（TMZ）联合放疗的患者中，GEMPAC评分的变化趋势与影像学复发及治疗应答高度一致。300天内出现复发的患者，其评分在治疗中后期显著升高，而复发缓慢者评分逐步下降。值得注意的是，在多数患者中，评分升高先于MRI确认复发数周，主要由CD44（间质样GSC）和CD133（少突胶质祖细胞样GSC）的上升驱动；而治疗应答良好的患者则表现为CD44和EGFR水平持续降低。此外，在接受EGFR靶向药物ABT-414联合治疗的患者中，GEMPAC检测到EGFR信号受抑的同时CD44代偿性升高，提示间质样亚群可能参与耐药。

综上，GEMPAC芯片能够早期预警疾病复发，并动态评估不同治疗方案的响应效果，有望弥补影像学在监测分子水平变化方面的不足，从而为个体化治疗决策提供实时、定量的依据。

研究第一作者、澳大利亚昆士兰大学Zhen Zhang博士介绍说，这种表型分析芯片的工作原理是检测微量血液样本，并捕获源自胶质母细胞瘤肿瘤组织的信使细胞——“这些颗粒（即细胞外囊泡）携带着疾病信息穿越血脑屏障，我们的超灵敏设备可以将它们捕获并进行解析。这是一种全新的、无创的获取脑部信息的方法。”

研究共同通讯作者、澳大利亚昆士兰大学Matt Trau教授表示，胶质母细胞瘤患者通常要等到疾病晚期才能通过MRI来评估治疗进展，“但到了那个阶段，如果相关实验性疗法未能达到预期效果，往往已经来不及调整方案了。我们目前所做的，将尽可能早地获取关于疾病的清晰、精确的信息，从而更好地指导治疗路径的决策。”