Exosomes show promise as noninvasive biomarkers for cancer, but their effective capture and specific detection is a significant challenge. Herein, we report a multiplexed microfluidic device for highly specific capture and detection of multiple exosome targets using a tunable alternating current electrohydrodynamic (ac-EHD) methodology, referred to as nanoshearing. In our system, electrical body forces generated by ac-EHD act within nanometers of an electrode surface (i.e., within the electrical layer) to generate nanoscaled fluid flow that enhances the specificity of capture and also reduce nonspecific adsorption of weakly bound molecules from the electrode surface. This approach demonstrates the analysis of exosomes derived from cells expressing human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) and prostate specific antigen (PSA), and is also capable of specifically isolating exosomes from breast cancer patient samples. The device also exhibited a 3-fold enhancement in detection sensitivity in comparison to hydrodynamic flow based assays (LOD 2760 exosomes/μL for ac-EHD vs LOD 8300 exosomes/μL for hydrodynamic flow; (n = 3)). We propose this approach can potentially have relevance as a simple and rapid quantification tool to analyze exosome targets in biological applications.

In BriefO'Leary et al. find a long non-coding RNA called PARTICLE that is overexpressed following irradiation.PARTICLE represses a tumor suppressor MAT2A via triplex formation and interaction with the polycomb repressor complex.PARTICLE also acts as a cytosolic scaffold for MAT2A in preparation for exosomal transport from the cell.

Epigenetic reprogramming in cancer genomes creates a distinct methylation landscape encompassing clustered methylation at regulatory regions separated by large intergenic tracks of hypomethylated regions. This methylation landscape that we referred to as Methylscape is displayed by most cancer types, thus may serve as a universal cancer biomarker. To-date most research has focused on the biological consequences of DNA Methylscape changes whereas its impact on DNA physicochemical properties remains unexplored. Herein, we examine the effect of levels and genomic distribution of methylcytosines on the physicochemical properties of DNA to detect the Methylscape biomarker. We find that DNA polymeric behaviour is strongly affected by differential patterning of methylcytosine, leading to fundamental differences in DNA solvation and DNA-gold affinity between cancerous and normal genomes. We exploit these Methylscape differences to develop simple, highly sensitive and selective electrochemical or colorimetric one-step assays for the detection of cancer. These assays are quick, i.e., analysis time ≤10 minutes, and require minimal sample preparation and small DNA input.