肿瘤标记物

肿瘤标志物联合检测法在早期发现、病程监控、机制研究、肿瘤转移及预后监测中应用 据统计，我国每年新患癌症的病人约160万人，每年因癌症死亡的人数约130万人。我国大、中城市居民的许多死亡原因中，癌症是第一位死因。 世界卫生组织作出最新权威性结论，癌症患者如能早期发现，治愈率可达80%以上。肿瘤标志物可以比影像学更早的发现肿瘤，因而对于治疗癌症意义深远。肿瘤标志物的分泌来源于肿瘤微环境的基质细胞以及肿瘤细胞，存在于细胞、组织或体液中，能用化学或免疫方法定量证实肿瘤存在，监测肿瘤治疗和预后的物质。 图1：常见肿瘤标志物联合检测方案 目前为止，还没有找到灵敏度、特异性100%的肿瘤标志物。单一指标、单一因子的检测很难准确的实现肿瘤早期检测、病程监控及预后治疗效果的评估等。如传统的Elisa方法，仅能进行单一蛋白因子的检测。若要提高检测的准确性和特异性，需要进行多个Elisa实验检测不同的蛋白因子。以10个蛋白因子检测为例，需要10个Elisa试剂盒，至少1ml的样本，一周时间才能得到结果。无论从人力、财力还是时间和样本量来说，都不是很好的选择。而且10个因子不是同时检测也可能造成结果的误差。图2 检测对象越丰富疾病区分度越好（class代表指标分类，marker代表具体指标） 目前，实现肿瘤标志物联合检测的最便捷最高效的技术手段之一就是xMAP技术。xMAP技术基于不同荧光编码的微珠。每一种编码微珠标记一种可捕获相应目标分子的抗体，根据检测靶标的数量，选择1-100种标记的微珠，混合后与样品中待测的靶标分子作用，然后在液流驱动下逐个通过检测窗口，两束不同波长激光对每个微球进行检测，635nm激光检测微球的色标编码从而确定检测的靶标，532nm激光检测相应靶标上的荧光标记进行定量，通过计算机分析和标准曲线拟合，直接对每一种目标分子进行定量。该技术利用Luminex多功能液相芯片平台实现了对蛋白、核酸等靶标分子的多重检测，是唯一被纳入美国临床实验室质控的高通量技术，被誉为真正的临床型生物芯片。 图3 xMAP技术原理图 视频1：xMAP技术原理及Milliplex技术平台介绍基于xMAP技术的多重检测平台的优势：- 多重检测：实现1-500重因子同时检测，为微量样本的精确检测提供技术保障；- 高灵敏度：精密的光学设计提升检测灵敏度，可低至0.04pg/ml；- 快速/高通量：96/384孔板自动化高通量检测，每小时数据量可达9,600个结果；- 微量样本：仅需10-50ul的样本量使得跟踪动物模型的阶段性变化成为可能，避免个体差异带来的实验误差。 目前，已有几千篇文献报道利用xMAP技术进行肿瘤标志物联合检测以提高肿瘤检查准确性和特异性。例如，Irene等人采用非侵入性方法（血清）对卵巢癌6个标志物进行检测，发现6个标志物联合诊断比原来的单个CA-125检测准确率明显提升（95.3% vs 72%）,从而能够展开卵巢癌的早期治疗（图2）。 图4：Irene等人卵巢癌早期检测研究已发表于Clinic Cancer Research(IF: 8.19) 作为Luminex 最早的全球合作伙伴，Merck提供包括Luminex仪器、Milliplex高通量多因子检测试剂盒、Milliplex Analyst 软件和Biomarker service在内的一整套高通量多因子检测平台。Merck始终致力于生物标志物多重检测技术与研发，拥有三十多年的研发和服务经验。目前可以提供8个种属超过1200个蛋白因子的检测，涉及免疫、代谢、肿瘤、神经、信号通路、干细胞等多个热门研究领域，能够满足多数肿瘤标志物开发与诊断需求。此外，Merck已与全国各地肿瘤医院与研究所合作，提供检测平台和服务，积累了二十年检测与分析的经验，因此开设肿瘤标志物联合检测法应用专题，分享成功经验给广大临床及诊断研究工作者。 本专题将分成多期探讨肿瘤的早期发现、病程监控、机制研究、肿瘤转移及预后监测等方面的标志物多重检测应用。欢迎订阅Merck生物标志物期刊，掌握最新研究进展。 点击此处订阅 若以上链接无法点击，请扫描二维码。专题下一期预告：肿瘤早期诊断之多重生物标志物检测法默克生命科学Tel: 021-38529074Email: china.marketing.online@merckgroup.comweibo: 默克生命科学新浪微博wechat: 公众号默克生命科学

近日，由上海交通大学朱卫仁教授与重庆西南医院神经外科冯华教授/陈图南副教授团队、爱德万测试（中国）管理有限公司三方合作在国际高水平期刊《Biosensors and Bioelectronics》上发表题为“Highly sensitive detection of malignant glioma cells using metamaterial-inspired THz biosensor based on electromagnetically induced transparency”的研究结果，首次展示了一种针对不同胶质瘤分子分型细胞进行无标记识别的太赫兹超材料检测方法，该研究也得到了天津大学姚建铨院士团队的指导和支持。胶质瘤是颅内最常见的、造成最多死残病例的中枢神经系统肿瘤，目前临床主张进行整合诊断，将胶质瘤分为多个特定的分子亚类，其中IDH是与肿瘤进展、治疗反应和预后密切相关的经典分子分型标记。快速早期无标记区分IDH1野生/突变两种胶质瘤对于术中和术后早期精准诊疗具有重要价值。研究团队提出了一种无标记的脑胶质瘤细胞“分子分型（IDH1野生/突变）”生物传感超材料，通过在生物传感器表面加载人原代胶质瘤细胞进行太赫兹波谱探测，其频率偏移和峰幅变化与不同类型细胞及其浓度呈现相关性；通过观察超材料传感器共振频率的变化，可以区分不同分子分型的胶质瘤细胞，这种识别是在没有引入抗体等生化标记方法的情况下，在多个不同细胞浓度下实现的。基于该项研究结果，太赫兹超材料生物传感器在识别胶质瘤细胞类型中显示出了巨大的潜力，基于肿瘤分子分型的太赫兹波谱识别策略也拓展了新的太赫兹波生物传感技术发展方向。太赫兹技术在生命科学领域有广阔的应用前景，第十届光谱网络会议（iCS2021）邀请了四位来自国内外高校的专家学者们，届时，专家将介绍太赫兹技术的更多应用，点击下方链接立即报名哦。5月25-28日 光谱网络会议相约十年（iCS2021）专家报告推荐之光谱在生命科学领域的应用1、《太赫兹生物医学与生物物理发展概况》(中国生物物理学会-太赫兹生物物理分会 何明霞副会长/秘书长)2、《纳米-生物界面作用的定量分析》（中国科学院高能物理研究所 王黎明研究员）3、《面向生物医学检测的LIBS/Raman联用装置与方法研发》（四川大学 林庆宇副教授）4、《新型冠状病毒核酸检测技术研究进展》（阿尔伯塔大学 庞博博士）立即报名（免费哦）：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCS2021/

2018年6月12日，杭州市肿瘤医院与PerkinElmer公司就共建的“组织微环境多标记实验室——暨Bio-Techne与PerkinElemr战略合作签署仪式”举办签约及揭牌活动。杭州市肿瘤医院、珀金埃尔默公司、Bio-Techne公司三方近20人参加了本次活动。杭州市肿瘤医院院长吴式琇、党委书记汪利民、副院长杨国平、医务科科长江明凤、院办主任谢瑞飞、科教科副科长张红芳；PerkinElmer DAS 事业部生命科学全国业务总监严洁敏、Bio-techne大中华区董事总经理裴立文、领航基因总经理夏江悉数出席。活动由PerkinElemr东区市场部经理刘文苑主持。 活动中，杭州市肿瘤医院、PerkinElmer和Bio-techne分别就各自的情况进行简要介绍。活动现场，杭州市肿瘤医院、PerkinElmer就组织微环境多标记联合实验室进行了签约仪式和揭牌仪式；PerkinElmer和Bio-techne签署了组织原位微环境领域战略合作。杭州市肿瘤医院院长 吴式琇吴院长在致辞中表示，很高兴能够在组织微环境多标记领域与PerkinElemr公司达成共识、合作推进产业发展，也能够将PerkinElemr的技术应用到肿瘤研究的相关领域中，并对双方未来的合作前景进行了展望。PerkinElmer DAS 事业部生命科学全国业务总监 严洁敏严洁敏表示，今年PerkinElemr成立已经超过80周年，近些年也进行了一系列收购与广泛的医院、高校、研究所与行业内上下游领军企业，在肿瘤、转化医学领域有着很多解决方案，希望能够与杭州市肿瘤医院合作将这些技术得到更好的拓展，同时对与Bio-techne的战略合作前景非常期待。Bio-techne大中华区董事总经理 裴立文裴立文致辞中追溯Bio-Techne的历史并展望了未来的发展方向，着重强调了其对于临床诊断领域的重视程度的提升和投入的逐年加大，同时对与PerkinElmer的战略合作前景寄予厚望。杭州市肿瘤医院组织微环境多标记PerkinElmer共建实验室签约Bio-Techne与PerkinElmer战略合作签署三方领导盖契约章杭州市肿瘤医院-珀金埃尔默组织微环境多标记共建实验室揭牌合影留念关于杭州肿留医院杭州市肿瘤医院坐落于风景秀丽的吴山景区南麓，毗邻旖旎西湖，是按三级肿瘤专科医院标准建设和管理，融医疗、教学、科研、预防和社会保健于一体的肿瘤防治医学中心。现为国际抗癌联盟（UICC）成员，浙江省卫生计生委批准的浙北肿瘤区域专病中心建设单位，杭州市癌症中心、杭州市肿瘤防治办公室、杭州市肿瘤研究所、杭州市肿瘤诊治质控中心的挂靠单位。关于珀金埃尔默作为全球领先的科研仪器和服务提供商，珀金埃尔默公司致力于为创建更为健康的世界而不懈努力。我们的业务涵盖医学诊断、科研和分析仪器等。我们在全球拥有11000名专业技术人员，时刻准备着为客户提供最优质的服务，帮助客户解决各项科学难题。我们在分析检测、医学成像、信息技术和售后服务方面的专业知识，以及深入的市场洞察力，可协助客户为改善我们的生活环境而不懈探索。2017年，珀金埃尔默年应收达23亿美元，为超过150个国家和地区提供服务，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默公司的信息，请访问PerkinElmer官方网站。关于Bio-TechneBio-Techne 是生物公司中率先登陆纳斯达克（Nasdaq）的拓荒者之一，2007 年，在上海成立中国分公司，助力中国生命科学事业的发展与腾飞，目前旗下已拥有 R&D Systems、Novus、Tocris、ProteinSimple、PrimeGene、和 ACD 等众多一线品牌。

p style=" text-align: justify " 　　肿瘤具有高死亡率、高转移率和高复发率，是危害人类健康的重大疾病。诊断肿瘤的传统方法有病理组织活检、核磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、电子计算机断层扫描(computed tomography，CT)、B超、X线胸片、内镜检查等。这些检查对于肿瘤早期的检测效果十分有限，部分检测方法不仅价格昂贵，且会给患者带来痛苦。因此，在肿瘤早期阶段开展快速、有效的检测十分必要，不仅可以达到早发现、早治疗的目的，还可以改善患者就医体验。肿瘤标志物的筛检对于肿瘤早期检测具有重要意义[1]。 /p p style=" text-align: justify " 　　肿瘤标志物是指由肿瘤组织或宿主与肿瘤相互作用所产生的一类活性物质，能够提示肿瘤存在与生长变化。肿瘤标志物常常存在于血清、细胞、尿液、体液或组织中，常见的有癌胚蛋白、肿瘤抗原、酶类标志物、激素、糖类抗原等。肿瘤标志物检测具有操作便捷、标本易获取、非侵入性、价格低廉、易于动态监测疾病等优点。肿瘤标志物的检测对于肿瘤的预防、早期诊断与鉴别诊断、辅助肿瘤分类、疾病监测、指导治疗和预后判断有重要作用，可有效弥补其他医学技术对肿瘤诊断、治疗及预后判断的不足[2]。肿瘤标志物种类繁多，检测方法也各异，本文将几种常见肿瘤标志物检测方法的研究进展作一综述。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " strong 1、放射免疫分析 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　放射免疫分析是一种传统的检测肿瘤标志物的方法，是将放射性核素检测技术与抗原抗体结合特异性的特点相结合，以定量微量物质。放射免疫分析多使用放射性核素125I，因其具有放射性高、易标记、衰变过程中释放的射线易于被检测等优势，逐渐替代了3H和14C而被广泛使用。放射性核素标记具有高灵敏度、易于商品化等优势，曾被广泛应用，但与其他方法[3]相比，存在试剂盒使用寿命短、有放射性污染风险等缺点，目前已逐渐被其他检测方法取代。 /p p style=" text-align: justify " 　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " strong 　2、化学发光免疫分析 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　化学发光免疫分析是目前常用和较为成熟的肿瘤标志物检测技术，其利用化学发光物质作为标记物，根据发光信号的强度来判断待测物质的量。自1928年德国化学家Albrecht发现鲁米诺的化学发光特性后，该检测技术由于灵敏度高、快速、线性范围广、仪器结构简单、适合小型化、无放射性危害等优点得到不断发展[4，5]。化学发光免疫分析为化学发光法，使用直接发光物质(如吖啶酯)标记抗体，或使用酶类催化剂(如辣根过氧化物酶)[6]标记抗原抗体。将化学发光技术与微芯片电泳化学发光(microchip-electrophoresis chemiluminescence，MCE-CL)等技术联合使用，具有效率高、分析快、自动化程度高、需要更少样品和试剂的优点[7，8]。 /p p style=" text-align: justify " 　　传统化学免疫分析采用酶标技术，用辣根过氧化物酶催化鲁米诺的免疫测定技术曾被广泛使用，目前的免疫测定系统通常使用信号探针标记抗体并进一步测量目标分析物浓度。但这类天然酶具有稳定性差、来源有限、对环境变化敏感、易受环境影响而变性等缺点，且标记过程通常会损害抗体分子的生物活性，因而基于金属及金属复合物[9，10]、磁性纳米颗粒[11]、量子点[12]等催化发光底物的无酶免疫系统[13]不断发展，将电化学技术和化学发光相结合检测肿瘤标志物，兼具了化学发光的高灵敏度和电化学的时间、空间可控性[14，15]的优点。有研究人员以CuS纳米粒子作为过氧化物酶模拟物，设计了一种新型的无标记化学发光(chemiluminescence，CL)免疫方法测定甲胎蛋白，与基于酶标的CL免疫测定法相比，提出的无标记测定模式更简单、价廉、快速。采用无标记的CL免疫测定法测定甲胎蛋白的线性范围为0.1~60ng/mL，检出限为0.07 ng/mL，且此CL免疫测定系统显示出良好的特异性、可接受的重复性和良好的准确性[16]。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " strong 3、酶联免疫吸附试验 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　酶联免疫吸附试验是一项临床上已普及的检测技术，这一技术将抗原或抗体包被于固相支持物上，将酶标抗原或抗体加入抗原抗体复合物中，通过底物使酶显色来达到检测目的。不同的研究人员会采用不同的酶联免疫吸附试验策略，如使用单克隆多克隆抗体[17]及嵌合抗体[18]来开发肿瘤标志物检测试剂盒。酶联免疫吸附试验被开发后其检测系统得到不同的优化，如凝集素及生物素-亲和素系统[19]在酶联免疫吸附试验中的应用大大增强了其检测的敏感性，荧光素酶夹心酶联免疫吸附试验系统[20]也使检测的敏感性不断增强。酶联免疫吸附试验不仅适用于对单一分析物的测定，在多个分析物同时存在时，同样具有良好的适用性[21]。 /p p style=" text-align: justify " 　　除酶联免疫吸附试验外，越来越多的研究集中于开发具有酶样活性的模拟酶[22]。ZHANG等[23]以Cu2+作为助催化剂，利用Cu2+/Ag-AgI复合物作为催化剂具有在可见光下使3，3´ ，5，5´ -四甲基联苯胺(3，3´ ，5，5´ -tetramethylbenzidine，TMB)颜色产生变化的特性，构建了夹心型比色法，通过监测TMB溶液的颜色变化以定量癌胚抗原的水平，其开发的比色免疫测定在血清样品分析中表现出良好的选择性、重复性和稳定性。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " strong 4、免疫传感器 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　免疫传感器一直备受肿瘤研究者关注和青睐。将特异性免疫反应与生物传感技术相结合形成的生物传感器，其生物识别部分来自抗原与抗体的特异性识别和结合作用，通过理化换能器和信号放大装置将生物信号转变为电信号用于检测。与其他几种检测方法相比，免疫传感器具有灵敏度高、操作方便、设备简单、成本低、可实现实时动态检测等优势。目前，免疫传感器大部分处于试验阶段，正向高通量、商品化发展，以满足临床大样本检测的要求，随着技术的不断成熟，有望成为肿瘤标志物的新型检测手段。检验医学网 /p p style=" text-align: justify " 　　金属纳米材料由于拥有独特的光学、电子和催化特性常被用于构建免疫传感器[24，25]。LIU等[26]使用多孔铂纳米颗粒和PdPt纳米笼同时测定肿瘤标志物癌胚抗原和甲胎蛋白，利用多孔铂纳米颗粒较大的表面积和较强的导电性，PdPt纳米笼优异的催化性能及高负载能力，增强和放大响应信号，实现了对双重分析物的灵敏测定。另外，使用纳米合金材料制作的传感器，与使用单一金属材料相比具有更好的生物相容性，金属之间良好的协同作用使传感器催化性能进一步被放大。ZHANG等[27]使用PdPt纳米颗粒，以石墨烯片和多壁碳纳米管作为传感平台，组成纳米复合物修饰电极，来测定肿瘤标志物潜伏膜蛋白-1，比单独使用Pd纳米粒子具有更高的过氧化物酶活性，PdPt凹面不仅可以提供较大的表面积，还可以提供更丰富的催化反应活性位点。 /p p style=" text-align: justify " 　　碳纳米材料，包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维、碳球等，由于其良好的力学性能、较高的化学稳定性、特殊的电学性质、优异的机械性能和良好的导热性被广泛用于免疫传感器的制造，制造的传感器具有响应速度快、电子传递速率高、负载量大、吸附性好、催化活性等优点。LIANG等[28]研制了以双层酶修饰碳纳米管作为标记的夹心型免疫传感器，利用层层自组装技术将辣根过氧化物酶装配到多壁碳纳米管上，实现了信号放大，为临床分析的超灵敏检测提供了有力的支持。 /p p style=" text-align: justify " 　　聚合物复合材料由于良好的氧化还原性能，被作为免疫传感器信号指示剂[29，30]。TANG等[31]用聚多巴胺-PB2+(PDA-Pb2+)纳米复合材料作为氧化还原体系，用壳聚糖-金纳米复合材料涂覆电极，对癌胚抗原进行敏感性的电流分析。利用聚合物复合材料制作的免疫传感器，因聚合物复合材料掺杂带来的半导体或导体性质，其活性可被调节，掺杂/去掺杂的可逆过程使其可检测不同的分析对象，扩大了检测范围。 /p p style=" text-align: justify " 　　免疫传感器的制备除上述几种材料外，还常引入其他具有不同功能的材料来提高性能。如利用量子点高表面活性、小尺寸及对光、电、温度等敏感的特性，构建的传感器灵敏度较高[32，33] 利用磁性纳米粒子的磁效应构建的传感器抗干扰性好[34] 利用介孔材料良好的孔隙结构和界面结构构建的传感器，能够保持酶良好的活性和功能性 利用水凝胶构建的传感器稳定性好，水溶性高，能够对外界刺激产生响应并产生相应变化[35]。此外，利用羟基磷灰石(hydroxyapatite，HAP)纳米颗粒，利用HAP-NPs与钼酸盐的反应检测甲胎蛋白，构建的传感器选择性好、灵敏度高，且成本低[36]。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " strong 5、蛋白组学 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　蛋白组学是近年来兴起的肿瘤研究领域热点之一，以蛋白质为核心，对蛋白质的表达模式和功能模式进行研究。蛋白组学技术具有高通量、微型化、自动化的优势，目前被广泛用于临床肿瘤学研究，为肿瘤标志物的研究提供了良好的平台，但同时具有检测成本昂贵、对技术人员操作要求高等缺点。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " ①双向电泳 /span /p p style=" text-align: justify " 　　双向电泳是蛋白组学的经典技术，是利用蛋白质的等电点和不同相对分子质量来分离蛋白质的一门技术。双向电泳是蛋白组学的核心技术之一，能够通过染色强度得到蛋白质翻译后修饰的信息，能够同时分离数千种蛋白质。但其有不能分辨低拷贝数蛋白、检测蛋白比估计总蛋白数少、耗时长、操作过程繁琐等缺点，不能实现完全自动化，研究者常将其与质谱技术联用以分离、鉴定蛋白质[37]，即将蛋白质用双向电泳分离后，运用质谱技术进行逐一鉴定，这也成为蛋白组学研究的核心技术。相差凝胶电泳在双向电泳的基础上利用不同的染色对2个样本进行标记，通量更高，提高了凝胶间的可比性，工作效率得到提升。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " ②质谱技术 /span /p p style=" text-align: justify " 　　质谱技术是将物质离子化，根据不同质荷比进行时间和空间的分离，进而获得样品的相对分子质量、分子结构等多种信息的分析方法。由于其具有高分辨力、高精度等特点被广泛用于多个领域。近年来，常用色谱-质谱技术，因其兼具了色谱的分离能力和质谱的鉴定能力，能够对蛋白质进行准确、快速的分析和定量[39，40]。基质辅助激光解吸飞行时间质谱和电喷雾电离质谱是经过改进的质谱技术，前者利用基质吸收激光的能量，得到肽质量指纹谱，通过检索数据库以鉴定蛋白质 后者利用电喷雾法，液相化多肽以鉴定蛋白质。这2种方法能保证电离时样品分子的完整性，不会使离子碎片化。检验医学网 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " ③蛋白质芯片 /span /p p style=" text-align: justify " 　　蛋白质芯片是近十年来新兴的分析技术，即在支持物表面排列蛋白质探针以捕获目标蛋白，再通过检测器进行定性或定量分析。根据载体性质不同，可分为固相蛋白质芯片和液相蛋白质芯片，临床上常用来筛选和寻找肿瘤标志物。反相蛋白质芯片也是蛋白组学高通量方法[41]。蛋白质芯片不仅可用来研究蛋白质与蛋白质之间的相互作用，还可研究蛋白质与核苷酸间的相互作用，具有通量高、速度快、灵敏度高的优点。DUAN等[42]设计了一种蛋白质芯片，使用胶体纳米金标记葡萄球菌属蛋白A作为指标，应用免疫金银染色增强技术扩增检测信号，此蛋白质芯片可在不存在交叉反应的情况下检测乙型肝炎病毒抗体和丙型肝炎病毒抗体，并可在40min内提供结果，速度相对酶联免疫吸附试验等方法更快。YANG等[43]开发了一种微阵列芯片，首次使用硅和水凝胶作为微阵列的载体，构成的芯片具有二氧化硅和水凝胶两者的优点。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " ④表面增强激光解析及电离飞行时间质谱 /span /p p style=" text-align: justify " 　　表面增强激光解析及电离飞行时间质谱是将质谱与蛋白质分离技术相结合的技术，能够检测到其他传统方法检测不到的蛋白质，只需少量样品，检测时间短且重复性高，可分析复杂样品。该技术基于特殊芯片的表明增强吸附作用，将样品蛋白质吸附到芯片上后，将结合蛋白质解离成核电离子以绘制质谱图。将健康人与肿瘤患者的蛋白图谱进行比较，能够发现差异表达的蛋白质。JIN等[44]开发了一种对糖类抗原19-9正常的胰腺癌患者与健康或良性个体进行诊断和鉴别诊断的方法，使用与CM10芯片联合的表面增强激光解吸及电离飞行时间质谱分析相关样品，生成了具有不同蛋白质的诊断模型。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " strong 6、分子生物学方法 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　检测肿瘤标志物的分子生物学方法包括聚合酶链反应(polymerasechain reaction，PCR)、荧光原位杂交技术(fluorescencein situ hybridization， FISH)、逆转录PCR、单链构象多态性(single-strand conformationpolymorphism，SSCP)、多种测序技术等。分子生物学技术具有高通量，特异性强、敏感性高等优势，但也存在价格昂贵、检测周期长等缺点。 /p p style=" text-align: justify " 　　PCR是目前被广泛使用的一种简单、敏感、高效、特异和快速的，能在体外扩增DNA的技术。由经典PCR衍生出的技术被广泛应用于肿瘤标志物的检测，如逆转录PCR被用于口咽癌[45]、结直肠癌[46]、前列腺癌[47]、肺癌[48]等多种肿瘤的检测。甲基化特异性PCR是一种检测特异位点甲基化的技术[49]，检测DNA甲基化敏感性极高，KOIKE等[50]发现甲基化特异性PCR对于胃癌标志物的检出率高于逆转录PCR。此外，多种PCR衍生技术如扩增融合PCR、实时荧光定量PCR等也被运用于肿瘤标志物的检测。 /p p style=" text-align: justify " 　　FISH以标记的特异寡聚核苷酸片段作为探针，根据核酸碱基配对原理，将标记的探针与单链核酸片段配对，在荧光显微镜下观察目标序列的分布。FISH虽属于低通量检测，但目前已被用于检测肿瘤细胞[51]、突变染色体[52]、染色体重排[53]，在肿瘤生物标志物检测和个体化医疗方面具有重要意义。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 32, 96) " strong 7、液体活检 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　液体活检是一种从血液等非实性样本中取样，用于诊断和检测肿瘤的方法。液体活检技术主要包括循环肿瘤细胞(circulating tumor cell， CTC)检测、循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA， ctDNA)检测、外泌体检测等。与组织活检相比，液体活检能够早期筛查、检测肿瘤标志物，克服了肿瘤的时空异质性，具有无创、易反复取样、操作简便、可实时监控等优点，但同时也有价格昂贵、检测标准不统一等缺点。CTC检测目前主要使用的是免疫细胞化学方法，但CTC极低的丰度及其异质性使其面临着技术挑战。ctDNA检测主要采用分子生物学方法，但ct DNA具有易降解、含量低等缺点，为精准检测带来困难。外泌体检测在肿瘤诊断方面显示出良好的应用前景，是具有发展潜力的诊断方法，但其提取及操作尚无统一流程，检测系统有待进一步完善，以满足临床大规模样本检测的需要。检验医学网 /p p style=" text-align: justify " 　　 strong 总结 /strong /p p style=" text-align: justify " 　　肿瘤标志物作为临床上肿瘤辅助诊断、治疗参考以及预后判断的重要指标，目前在应用上愈发广泛，临床对检测技术的要求也不断发展。不仅有大量灵敏度或特异性更高的标志物被发现，而且在检测方法上也紧跟临床工作需求而不断发展。不同检测方法均有其优势与不足，如何对不同方法进行整合，提高肿瘤标志物的检出能力，是研究者们需关注和探索的问题。能够在肿瘤早期检出低含量肿瘤标志物，永远是临床肿瘤诊断的主要需求。不管使用何种材料，使用何种方法，提高检测的敏感性和特异性及稳定性永远是肿瘤标志物研发所追求的目标。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 参考文献 /strong /p p 　　[1]GERDTSSON A S, WINGREN C, PERSSON H, et al. 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此次合作旨在促进分析方法的开发，建立以鞘糖脂为重点的癌症糖生物学多糖数据库沃特世公司（纽约证券交易所代码：WAT）今日宣布与隶属于新加坡科技研究局（A*STAR）的生物工程技术研究院（Bioprocessing Technology Institute, BTI）合作开发新方法，用于新型肿瘤标志物鉴定以及研究糖基化修饰通路以帮助开发新型治疗方案。此次研究合作的一个重要内容是开发一个基于实验数据的与疾病相关的鞘糖脂（GSL）头部基团数据库，该数据库将包含GSL多糖名称、葡萄糖单位（GU）校正后的色谱保留时间1和碰撞截面（CCS）数值以及对应的质谱图。GSL的结构高度复杂，其中多糖头部基团与脂肪酰基团相连。要分析这类物质的分子组成，必须解析其分子序列、端基异构性、分支结构、寡糖基的连接位置，以及脂肪酰基团的基序。GSL对细胞的生长、相互作用和信号传送非常关键，它的结构变化可能会引发疾病或促使不同类型的肿瘤发生恶化。多糖头部基团的分析一直以来都是糖科学领域的一大难题，单独使用液相色谱（LC）或质谱（MS）技术都无法轻松区分出异构体结构。BTI的科学带头人、研究科学家Susanto Woen博士表示：“通过本次合作，BTI能够充分应用沃特世的糖组学专业知识开发新的分析方法，并建立前所未有的GSL信息数据库。这不仅有助于我们探索潜在的临床标志物，还能深入了解经过治疗干预之后的疾病发展和患者复原情况。希望我们的研究能够在改善人类健康的同时解决生物制药行业的某些需求。此次合作让我们有幸成为国际糖组学研究网络中的一员，我们将致力于开拓新技术，用以确定疾病或疾病状态中GSL糖基化与任何表型/基因型特征之间的潜在联系。”沃特世公司健康科学市场总监Jose Castro-Perez博士说道：“通过进一步加强合作关系，我们将更深入地帮助BTI开发创新型分析方法，并建立以鞘糖脂为重点的肿瘤糖生物学综合实验性多糖数据库。我们希望此次合作能够开发出先进的方法，用以研究肿瘤分类和生物标志物发现过程中涉及的GSL糖基化。”在此次合作中，沃特世将提供专业的科学知识和Waters SYNAPT G2-S High Definition Mass Spectrometry行波离子淌度高清质谱系统。这款仪器采用的行波离子淌度质谱技术能够对离子进行快速分离，不仅可按照离子的大小、质荷比进行分离，还可根据离子的形状实现分离。CCS值是一项精确的化合物物理化学性质，与气态离子的大小、形状和所带电荷有关。这套系统可根据每个多糖头部基团的CCS值实现分离，深入揭示它们独有的化学结构，随后，获得的结构数据可用于更详细地描述待研究的GSL。相较于单独使用质荷比的方法，行波离子淌度能够提供更高的分析专属性。沃特世与BTI的合作始于2014年，合作之初的主要目标是评估专为生物制药应用而开发的新型 GlycoWorks RapiFluor-MS N-糖标记分析试剂盒的性能，以及开发此试剂盒相关的糖基化分析完整工作流程，涵盖样品前处理到样品分析。 关于沃特世公司（www.waters.com）沃特世公司（纽约证券交易所代码：WAT）专注于为实验室相关机构开发和生产先进的分析和材料科学技术。50多年来，公司已开发出一系列分离科学、实验室信息管理、质谱分析和热分析技术。###Albrecht, S. Vainauskas, S. Stockmann, H. McManus, C. Taron, C. H. Pauline M. Rudd, Anal. Chem. DOI:10.1021/acs.analchem.6b00259.Waters、SYNAPT、High-Definition Mass Spectrometry、GlycoWorks和RapiFluor-MS是沃特世公司的商标。

美国马萨诸塞州米尔福德市，2016年6月28日 — 沃特世公司(纽约证券交易所代码：WAT)今日宣布与隶属于新加坡科技研究局(A*STAR)的生物工程技术研究院(Bioprocessing Technology Institute, BTI)合作开发新方法，用于新型肿瘤标志物的鉴定以及糖基化修饰通路的研究，以帮助开发新型治疗方案。　　此次研究合作的一个重要内容是开发一个基于实验数据的与疾病相关的鞘糖脂(GSL)头部基团数据库，该数据库将包含GSL多糖名称、葡萄糖单位(GU)校正后的色谱保留时间[1]和碰撞截面(CCS)数值以及对应的质谱图。　　GSL的结构高度复杂，其中多糖头部基团与脂肪酰基团相连。要分析这类物质的分子组成，必须解析其分子序列、端基异构性、分支结构、寡糖基的连接位置，以及脂肪酰基团的基序。GSL对细胞的生长、相互作用和信号传送非常关键，它的结构变化可能会引发疾病或促使不同类型的肿瘤发生恶化。多糖头部基团的分析一直以来都是糖科学领域的一大难题，单独使用液相色谱(LC)或质谱(MS)技术都无法轻松区分出异构体结构。　　BTI的科学带头人、研究科学家Susanto Woen博士表示：“通过本次合作，BTI能够充分应用沃特世的糖组学专业知识开发新的分析方法，并建立前所未有的GSL信息数据库。这不仅有利于我们对潜在临床标志物的探索，还能帮助我们深入了解经过治疗干预之后的疾病发展与患者复原情况，从而在改善人类健康的同时解决生物制药行业的某些需求。此次合作让我们有幸成为国际糖组学研究网络中的一员，我们将致力于开拓新技术，以确定疾病或疾病状态中GSL糖基化与任何表型/基因型特征之间的潜在联系。”　　沃特世公司健康科学市场总监Jose Castro-Perez博士说道：“通过进一步加强合作关系，我们将更深入地帮助BTI开发创新型分析方法，并建立以鞘糖脂为重点的肿瘤糖生物学综合实验性多糖数据库。我们希望此次合作能够开发出先进的方法，用以研究肿瘤分类和生物标志物发现过程中涉及的GSL糖基化。”　　在此次合作中，沃特世将提供专业的科学知识以及Waters SYNAPT G2-S High Definition Mass Spectrometry 行波离子淌度高清质谱系统。这款仪器采用的行波离子淌度质谱技术能够对离子进行快速分离，不仅可按照离子的大小、质荷比进行分离，还能够根据离子的形状实现分离。CCS值是一项精确的化合物物理化学性质，与气态离子的大小、形状和所带电荷有关。这套系统可根据每个多糖头部基团的CCS值实现分离，深入揭示它们独有的化学结构，随后，获得的结构数据可用于更详细地描述待研究的GSL。相较于单独使用质荷比的方法，行波离子淌度能够提供更高的分析专属性。　　沃特世与BTI的合作始于2014年，合作之初的主要目标是评估专为生物制药应用而开发的新型 GlycoWorks RapiFluor-MS N-糖标记分析试剂盒的性能，以及开发此试剂盒相关的糖基化分析完整工作流程，涵盖样品前处理到样品分析。　　关于沃特世公司(www.waters.com)　　沃特世公司(纽约证券交易所代码：WAT)专注于为实验室相关机构开发和生产先进的分析和材料科学技术。50多年来，公司开发出一系列分离科学、实验室信息管理、质谱分析和热分析技术。　　###　　Waters、SYNAPT、High-Definition Mass Spectrometry、GlycoWorks和RapiFluor-MS是沃特世公司的商标。　　[1]Albrecht, S. Vainauskas, S. Stockmann, H. McManus, C. Taron, C. H. Pauline M. Rudd, Anal. Chem. DOI:10.1021/acs.analchem.6b00259.

肿瘤异质性对癌症预后和治疗反应有显著影响。传统的基因组和转录组分析被广泛用于研究不同的癌症类型，在预测预后和对不同治疗的反应以及为癌症治疗提供靶点方面具有潜在作用。不同癌症类型的单细胞分析表明，肿瘤免疫微环境的详细信息在多种癌症类型之间共享。目前，自从发现检查点抑制剂以来，免疫治疗彻底改变了癌症治疗并引起了越来越多的关注。肿瘤免疫微环境由非细胞成分(血管、细胞外基质、信号分子等)和细胞成分(T细胞、髓细胞、成纤维细胞等)组成。尽管传统的基因组和转录组学分析，也强调免疫相关途径和计算方法，并已应用于预测免疫细胞成分，但技术限制阻碍了时间的精确表征。传统的批量基因组和转录组分析获得的信号均来自不同细胞，掩盖了特定细胞类型和状态的识别。原位杂交和免疫组织化学已被用于探索单个细胞的基因组、转录组和蛋白质组学特征，但其产量相对较低。流式细胞术能够分析数千或数百万个单细胞蛋白质组学图谱；然而，这些方法需要事先选择感兴趣的抗体。随着细胞分离和测序技术的突破，单细胞转录组测序已经能够在单次运行中在单细胞水平上对许多细胞进行无偏好的全基因组分析。单细胞转录组测序已被用于分析单个细胞的转录组学，用于解析细胞间的异质性。肿瘤免疫微环境在诊断、治疗和预测不同类型癌症的预后方面显示出了潜力。与传统方法相比，scRNA-seq可用于识别新的细胞类型和相应的细胞状态，加深了我们对肿瘤免疫微环境的理解。1.介绍了scRNA-seq的原理，并比较了不同的测序方法。2.根据肿瘤免疫微环境中新的细胞类型、持续的过渡状态以及肿瘤免疫微环境成分之间的相互通讯网络找到了癌症的预后预测和治疗的潜在靶点。3.总结出在肿瘤免疫微环境中应用scRNA-seq后发现的由癌症相关成纤维细胞、T细胞、肿瘤相关巨噬细胞和树突状细胞组成的新型细胞簇。4.提出了肿瘤相关巨噬细胞和耗尽的T细胞的发生机制，以及中断这一过程的可能靶点。5.对肿瘤免疫微环境中细胞相互作用的干预治疗进行了总结。几十年来，肿瘤免疫微环境中的细胞成分定量分析已被应用于临床实践，预测患者生存率和治疗反应，并有望在癌症的精确治疗中发挥重要作用。总结目前的研究结果，我们认为单细胞技术的进步和单细胞分析的广泛应用可以导致发现癌症治疗的新观点，并应用于临床。最后，作者提出了肿瘤免疫微环境研究领域的一些未来方向，并认为通过scRNA-seq对这些方向进行辅助。相关会议预告：8.30召开，点击报名scRNA-seq在刻画肿瘤免疫微环境中的应用scRNA-seq技术进展scRNA-seq程序主要包括单细胞的分离和提取、cDNA合成、核酸扩增、测序和数据分析。与传统的批量测序相比，scRNA-seq单个细胞中的RNA量相对较少。因此，需要更有效的扩增方法。研究人员已经成功建立了稳定的单细胞文库构建过程，以产生足够的cDNA用于测序。单细胞分离和捕获是scRNA-seq在不同方法中的基本程序。目前单细胞分离和捕获的常用方法。这些程序分为四大类：激光捕获微切割、油滴包裹技术、流式细胞荧光分选技术和微流控微孔技术。scRNA-seq技术的未来发展可能会降低成本并增加细胞产量，使scRNA-seq成为研究单个细胞转录组的标准工具。肿瘤免疫微环境的细胞成分肿瘤免疫微环境的细胞成分包括淋巴细胞(T和NK细胞)、髓细胞(巨噬细胞和树突状细胞)、成纤维细胞和其他免疫细胞。成纤维细胞传统上被归类为基质细胞，因为它们在构建细胞外基质中发挥着重要作用。在这里，作者将肿瘤免疫微环境的癌相关成纤维细胞包括在内，因为它们分泌丰富的促炎和抗炎因子来重塑免疫微环境。细胞毒性CD8+T细胞识别肿瘤细胞上的特异性抗原并随后消除它们，是免疫微环境最常见和最有效的免疫细胞。CD8+T细胞的细胞毒性功能依赖于CD4+T Th1细胞。其他CD4+T细胞，包括Th2细胞和Th17细胞，也促进肿瘤微环境中的免疫反应。调节性T细胞抑制肿瘤免疫微环境并加剧肿瘤进展。自然杀伤T细胞和自然杀伤细胞也参与其中。它们的受体识别肿瘤细胞，从而激活其他免疫细胞。作为先天免疫的重要组成部分，骨髓细胞，包括肿瘤相关巨噬细胞和树突状细胞，在肿瘤免疫微环境中发挥着重要作用。巨噬细胞通常分为促炎M1和抗炎M2表型。肿瘤相关巨噬细胞主要由M2巨噬细胞组成，通过产生生长因子和细胞因子促进肿瘤生长、肿瘤存活和血管生成。DC对于T细胞的抗原呈递至关重要，连接先天免疫和适应性免疫。癌症相关成纤维细胞在肿瘤免疫微环境中维持增殖和分泌调节因子，可分为炎症性CAF和肌纤维母细胞CAF。炎症性CAF具有较高的细胞因子和趋化因子分泌，而肌纤维母细胞CAF高度表达收缩蛋白，成纤维细胞对免疫微环境起相互抑制作用。研究表明，成纤维细胞募集M2巨噬细胞和调节性T细胞，抑制肿瘤微环境中的免疫反应。肿瘤相关成纤维细胞也被发现在某些情况下会支持抗肿瘤免疫。除了分泌抗体，B细胞还通过产生与T细胞相互作用的细胞因子参与细胞免疫。研究表明，B细胞抑制细胞毒性T细胞并诱导CD4+T细胞分化为调节性T细胞。B细胞也是最近引入的三级淋巴结构的重要组成部分，富含B细胞的三级淋巴结构与各种肿瘤的生存和免疫治疗反应有关。先前的研究强调了细胞成分在时间中的重要作用。然而，免疫细胞的鉴定常基于有限的细胞标记，并借助免疫组织化学。个体免疫细胞的转录组图谱是探索不同免疫细胞及其相应功能所必需的。为了理解细胞进化过程及其决定因素，有必要应用scRNA-seq观察每个细胞的转录动态。利用scRNA-seq探索免疫微环境的新发现聚类和注释对于解释scRNA-seq数据探索至关重要。根据细胞相似性对数据进行划分，挑战在于在不提供先验知识的情况下估计固有的簇数或密度。可能的解决方案是采用分层聚类方法来揭示细胞的分层结构，这也与细胞本体相一致。给定聚类方法产生的数据划分结果，需要细胞类型注释来提供生物学意义。注释的主要挑战是确定每个聚类中存在多少细胞类型，以及是否存在当前未发现的细胞类型。在实践中，研究人员通常首先识别每个聚类的标记基因，然后根据专业知识和文献对其进行注释。scRNA-seq使研究人员能够以更高的分辨率将免疫细胞分类为具有不同功能的亚群，描述了免疫细胞的常规亚型。利用scRNA-seq发现的淋巴细胞(T和NK细胞)、髓细胞(巨噬细胞和树突状细胞)和成纤维细胞的组成(图2)。人和小鼠样本的scRNA-seq表明，成纤维细胞可分为抗原呈递CAFs、癌症相关成纤维细胞或肌成纤维细胞。抗原提呈CAFs独特地表达主要组织相容性复合体(MHC)II类基因，包括激活CD4+T细胞的CD74。在结直肠癌中也观察到类似的抗原提呈CAFs亚群。乳腺癌症基因工程小鼠模型中成纤维细胞的scRNA-seq进一步鉴定了血管CAF、基质CAF、发育CAF和循环CAF。血管CAF、基质CAF和发育CAF似乎起源于固有成纤维细胞和恶性细胞发生上皮-间充质转化时的血管周围位置。循环CAF是血管CAF群体中增殖的部分。在其他小鼠模型中也发现了血管CAF和基质CAF，它们在患者乳腺肿瘤样本中是保守的，并且发现它们会增加乳腺癌症细胞的转移。提高CAF的分辨率为开发精确靶向CAF的药物提供了生物标志物。另一项关于乳腺癌症的scRNA-seq研究将调节性T细胞分为五类：共表达细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4的调节性T细胞、具有Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体，以及相互或仅表达相同基因的GITR和其他调节性T细胞，它们具有不同的功能。不同预后的患者具有不同比例的调节性T细胞簇，为个性化治疗提供了靶点。免疫微环境对T细胞和髓细胞进行了更详细的泛癌研究，发现存在颗粒酶K+T细胞、干扰素刺激基因+T细胞、杀伤细胞免疫球蛋白样受体在记忆性T细胞和NK细胞上表达、转录因子7+CD8+T细胞，ficolin 1+常规DC2、分泌性磷酸蛋白1+TAM，以及肿瘤微环境中的叶酸受体β+TAMs。基于scRNA-seq数据，免疫微环境还发现了新的免疫细胞亚群。葡萄膜黑色素瘤的scRNA-seq鉴定了以前未识别的细胞类型，包括主要表达检查点标记LAG3而不是程序性死亡-1或CTLA-4的CD8+T细胞。同时，在肝细胞癌中发现浸润耗尽的CD8+T细胞和具有高表达layilin的记忆T细胞的克隆富集，这些研究为癌症免疫治疗提供了新的靶点。因为CD8+T细胞是参与消除恶性细胞的主要成分。大肠癌CXC基序趋化因子的scRNA-seq鉴定配体BHLHE40+Th1样细胞与干扰素-γ调节转录因子BHLHE40。在不稳定肿瘤中，这些细胞对免疫检查点阻断有良好的反应，可能会提高免疫疗法的疗效。树突状细胞对于呈递抗原以激活肿瘤免疫微环境中的T细胞是必不可少的。胃癌的scRNA-seq揭示了一个新的树突状细胞簇，表达吲哚胺2,3-双加氧酶1和趋化因子C–C基序趋化因子配体(CCL)22、CCL17、CCL19和白细胞介素-32，它们参与T细胞的募集。胰腺导管腺癌的scRNA-seq还鉴定了除了常规细胞标记物之外还高表达吲哚胺2,3-双加氧酶1的树突状细胞簇。吲哚胺2,3-双加氧酶1对于催化色氨酸消耗和犬尿氨酸产生、抑制T细胞增殖和细胞毒性至关重要，这揭示了树突状细胞和T细胞之间的密切相互作用。此外，通过scRNA-seq鉴定了溶酶体相关膜蛋白3+树突状细胞，并且似乎是经典树突状细胞族的成熟形式。溶酶体相关膜蛋白3+DC可以迁移到淋巴结，并高度表达与T细胞相互作用的配体。这些表达特异性标记物的新型树突状细胞簇的发现为癌症免疫治疗提供了一个新的视角。使用scRNA-seq在肺腺癌中发现了肿瘤相关巨噬细胞的新特征基因，包括髓系细胞触发受体2、CD81、具有胶原结构的巨噬细胞受体和载脂蛋白E。此外，乳腺癌症的scRNA-seq表明，除了M2型基因如CD163、跨膜4域A6A和转化生长因子β1外，血管生成因子纤溶酶原激活剂、尿激酶受体和IL-8也在肿瘤相关巨噬细胞中表达。肿瘤相关巨噬细胞中这些新的基因特征图谱与患者生存相关，并为癌症治疗提供了新的潜在靶点。肿瘤样本scRNA-seq显示，一个肿瘤相关巨噬细胞亚群呈现出SPP1、巨噬细胞清除剂受体MARCO和MHC II类基因的高表达。MARCO和SPP1是巨噬细胞激活中的抗炎和免疫抑制信号，而MHC II类基因与促炎功能有关。其他scRNA-seq研究表明，肿瘤相关巨噬细胞经常同时具有促炎和抗炎特征。这一现象表明，肿瘤微环境中的巨噬细胞活化与传统的M1/M2极化不一致。图2：利用scRNA-seq揭示免疫微环境中的新的免疫亚群单细胞数据揭示免疫细胞进化大多数免疫细胞都处于细胞发育过程中。大量的免疫细胞处于发育轨迹的瞬态状态，而不是分化良好的细胞的离散状态。借助scRNA-seq和深入分析，研究人员可以探索分化细胞的特征、特定细胞类型的转变及其可能的机制。最常用的计算方法是拟时序分析。轨迹描述了细胞的发育过程，其特征是基因表达的级联变化。分支点代表细胞分化的显著差异。各种机器学习计算方法已被用于构建轨迹，包括Monocle3、DTFLOW、DPT、SCORPIUS和TSCAN，这些方法已在单独的综述中进行了评估和比较。由于肿瘤相关巨噬细胞和T细胞代表了免疫微环境中最丰富的免疫细胞类型，这里主要关注这两种细胞类型。scRNA-seq显示，TAMs经常共表达M1基因，包括TNF-α和M2基因，如IL-10，并且肿瘤相关巨噬细胞的分化和状态与其抗肿瘤作用直接相关。拟时序轨迹分析证实，肿瘤相关巨噬细胞在M1和M2表型之间连续转换。转录因子IRF2、IRF7、IRF9、STAT2和IRF8似乎在决定TAMs分化中很重要，并可作为表观遗传学靶点诱导肿瘤相关巨噬细胞的M1极化，从而产生促炎和抗肿瘤的微环境。使用环境刺激和抗原T细胞受体(TCR)刺激测定T细胞表型。不同状态的细胞之间TCR库的重叠，即TCR共享，也可用于研究T细胞的进化。结合scRNA-seq和TCR追踪在结直肠癌中发现20个具有不同功能的T细胞亚群。在黑色素瘤肿瘤的耗竭T细胞中发现了28个基因的耗竭特征，包括TIGIT、TNFRSF9/4-1BB和CD27，并且在大多数肿瘤的高耗竭细胞中也被发现上调。另一项关于T细胞的研究进一步鉴定了CD8+T细胞中的其他耗竭标记物，如LAYN、普列可底物蛋白同源物样结构域家族A成员1和突触体相关蛋白47。拟时序轨迹分析表明，T细胞在时间上处于连续激活和终末分化(衰竭)状态(图3)。已经进行了额外的研究来研究耗尽的T细胞的进化和逆转T细胞耗尽的潜在靶点。scRNA-seq与TCR分析相结合表明，功能失调的衰竭T细胞和细胞毒性T细胞可能在时间上与发育有关。因此，研究集中在CD8+T细胞从效应细胞到衰竭T细胞的过渡过程。scRNA-seq鉴定出两个CD8+T细胞簇为非小细胞肺癌中预先耗尽的T细胞。在肺腺癌中，预先耗尽与耗尽的T细胞比率与更好的预后相关。因此，在耗尽前中断预先耗尽的T细胞可能对癌症免疫治疗至关重要。由于免疫细胞和恶性细胞之间的密切相互作用，恶性细胞的进化在免疫细胞进化中也起着至关重要的作用。拟时序轨迹分析表明，转移性肺腺癌的轨迹分支不同于向纤毛细胞和肺泡型细胞的正常分化。受恶性细胞进化的影响，正常的骨髓细胞群体被单核细胞衍生的巨噬细胞和新型树突状细胞取代。T细胞也被发现会衰竭，从而构建免疫抑制的肿瘤微环境。同样，另一项研究表明甲状腺癌症细胞来源于乳头状甲状腺癌症细胞亚簇，其中构建了不同的肿瘤免疫微环境，导致预后显著恶化。图3：肿瘤相关T细胞和巨噬细胞的进化过程免疫微环境中不同细胞间的通讯网络免疫微环境上的细胞通讯与肿瘤进展有关。配体-受体相互作用是一种重要的细胞通讯类型，对于构建免疫微环境和识别潜在的治疗靶点至关重要。scRNA-seq是在细胞基础上进行的，这使得研究未发现的细胞相互作用变得可行。已经开发了许多基于scRNA-seq数据研究配体-受体相互作用的分析工具，包括iTALK、CellTalker和CellPhoneDB。这些工具利用了已知配体-受体对相互作用的数据库。其中，CellTalker利用差异表达的基因，而CellPhoneDB包括配体和受体的亚基结构。其他工具，如NicheNet，也考虑了受体细胞下游通路的变化。在肿瘤进展过程中，恶性细胞导致免疫细胞的募集和功能障碍，从而相互影响肿瘤的发生和恶性细胞的进化，形成恶性循环(图4)。发现TAMs通过表皮生长因子受体-双调节蛋白配体受体对与恶性细胞相互作用。在基底样乳腺癌细胞系中AREG的调节导致抗炎TAMs的招募。同时，基于scRNA-seq，发现了一种EGFR相关的反馈回路可促进胰腺腺鳞癌的进展。来源于TAMs的抑瘤素M也与其在恶性细胞上的受体相互作用，以激活信号转导子和转录激活子3。研究人员通过整合素受体与胶原蛋白、纤维连接蛋白、血小板反应蛋白1配体和富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体4-R-反应蛋白3的相互作用，发现CAF与胃癌细胞之间的通信，这些配体调节干细胞。此外，胰腺导管腺癌的scRNA-seq揭示了TIGIT与T细胞和NK细胞中的甲型肝炎病毒细胞受体2之间的相互作用，以及它们在恶性细胞中的相应配体PVR和LGALS9，导致免疫细胞功能障碍和胰腺癌症进展。因此，基于单细胞数据探索免疫细胞和恶性细胞之间的细胞相互作用提供了可能治疗靶点，以打破肿瘤进展的恶性循环。除了恶性细胞外，scRNA-seq和随后的分析还预测了免疫细胞之间在时间上的相互作用，这表现出相反的功能(图3)。例如，研究发现TAM降低了CXCL12-C-X-C基序趋化因子受体3和CXCL12-CXCR4的相互作用，增强了鼻咽癌细胞毒性T细胞和Tregs之间的CD86-CTLA-4相互作用，导致肿瘤免疫微环境加重癌症进展。此外，CAFs通过分泌CXCL12募集Tregs，并通过periostin与M2巨噬细胞相关。图4：免疫微环境中的细胞通讯网络基于scRNA-seq的肿瘤免疫微环境的临床应用和潜在靶点几十年来，临床实践中一直采用时间的量化来预测患者的生存率和对治疗的反应。利用免疫组化分析的免疫评分，量化肿瘤中的原位免疫细胞浸润。与传统的免疫评分相比，scRNA-seq在免疫微环境上提供了前所未有的渗透免疫细胞分辨率。已经鉴定出与预后相关的新的免疫细胞簇。例如，在早期复发的肝细胞癌中发现了一种独特的低细胞毒性先天性样CD8+T细胞表型。这些T细胞过表达KLRB1，同时下调共刺激和耗竭相关分子，包括肿瘤坏死因子受体超家族、成员9、CD28、诱导型T细胞共刺激因子、TIGIT、CTLA-4和HAVCR2。这种T细胞簇的浸润与癌症的不良预后相关。此外，基于scRNA-seq的细胞相互作用也被计算在预测模型中。基于细胞间通讯相关基因构建了机器学习模型，以预测肺腺癌的复发。将八个细胞间通讯相关基因和患者的临床信息相结合，获得了0.841的受试者-操作者特征曲线下面积。除了预后预测外，肿瘤免疫微环境中独特的细胞相互作用也与免疫疗法的反应有关。scRNA-seq分析发现，抗PD-1治疗的应答者和非应答者之间存在不同的细胞-细胞通信网络，有可能预测患者对抗PD-1疗法的反应。因此，在scRNA-seq的帮助下，可以更准确地预测患者的预后和对免疫疗法的反应。利用scRNA-seq在精准医学中具有启发性，例如帮助靶向治疗克服耐药性。例如，医生在使用替比法尼治疗的非CR肌肉浸润性膀胱癌症患者治疗前后应用患者衍生异种移植物的scRNA-seq。在治疗后的PDX中发现PD-L1的上调，并降低了免疫细胞的抗肿瘤作用。因此，选择了用PD-L1抑制剂进行额外治疗。随后，患者获得了良好的反应。此外，在单药耐药性肿瘤中，通过scRNA-seq鉴定了新的免疫亚型。用抗集落刺激因子1受体阻断TAMs不能减少胆管癌的肿瘤进展。scRNAs-eq鉴定了表达APOE的粒细胞髓系衍生抑制细胞的补偿富集，其介导T细胞抑制。TAMs和粒细胞性骨髓源性抑制细胞的双重抑制与抗CSF1R和抗淋巴细胞抗原6复合物、基因座G治疗联合增强了小鼠的免疫检查点阻断效果小鼠模型，这在临床实践中很有前景。除了治疗耐药肿瘤外，scRNA-seq在免疫微环境上的应用也突出了需要进一步研究的潜在新靶点。T细胞是免疫微环境中去除恶性细胞最重要的免疫细胞。然而，在不同的肿瘤中，耗尽的CD8+T细胞会导致不利的预后。除了众所周知的免疫抑制检查点外，scRNA-seq还鉴定了高表达内皮前体蛋白、酪氨酸酶相关蛋白1和内皮素受体B型的耗尽CD8+T细胞，这些细胞可以作为新的潜在靶点。髓细胞是免疫微环境招募免疫细胞所必需的。通过scRNA-seq鉴定TREM2/APOE/补体组分1，q亚组分阳性巨噬细胞浸润为透明细胞肾癌复发的预后生物标志物。另一项研究证实，小鼠中靶向TREM2的抗体与缺乏MRC1+和CX3CR1+巨噬细胞以及表达免疫刺激分子的髓系簇的扩增有关，这促进了T细胞反应并导致更好的预后。细胞相互作用也可以用作治疗靶点。肝内胆管癌的scRNA-seq揭示了血管CAFs与肝内胆管细胞之间的串扰。血管CAFs分泌的IL-6诱导Cajal间质细胞细胞的表观遗传学改变，从而增强恶性肿瘤。因此，IL-6信号在Cajal间质细胞的中断变得非常有趣。表1总结了scRNA-seq显示的癌症治疗的潜在靶点。表1：scRNA-seq显示的癌症治疗的潜在靶点总结scRNA-seq可以绘制全面的肿瘤免疫微环境细胞图谱，为各种肿瘤的临床应用提供了新的视角。此外，免疫微环境的细胞成分和通讯为癌症治疗提供了潜在靶点，并有助于精确医学的发展。技术的进步和单细胞分析的广泛应用可以发现癌症治疗的新观点，助力临床研究。作为突破性的新技术，单细胞分析技术有望逐渐取代传统的整体样本二代测序。单细胞分析技术在临床和药物开发方面的应用前景更为广阔，可以代替或补充分子、细胞和组织病理检测的现有技术，也可以用于新兴的细胞治疗。

过去，受制于传统的研究方法，科研工作者很难对肿瘤微环境这样的复杂整体系统进行深入的研究和分析。要么选择包含空间信息的低通量标记技术，例如免疫荧光标记，要么选择高通量的蛋白标记，例如流式细胞技术，但是没有办法获得空间信息。近年来，新型的空间蛋白组学技术，则能两者兼顾，获得数十上百种蛋白标记的单细胞水平的空间表达，从而能更好的帮助科研工作者揭示复杂系统在疾病发生发展中的作用，其中最为显著的是推进了科研工作者对于免疫系统及其在癌症中作用的理解。图一为冰冻切片的HER2+乳腺癌患者样本，扫描视野大约15 mm2，共标记了21种蛋白。如图所示，大多数肿瘤细胞（Pan-CK+）都同时表达HER2，表明该样本是一例上皮来源的恶性肿瘤组织。然而，在样本上同样发现了保有相对正常组织结构的正常上皮(Pan-CK+/HER2-)区域。图1：HER2+乳腺癌组织的免疫多标记染色图1A：Pan-CK+/HER2- 图1B：Pan-CK+/HER2+所有的21种蛋白标记（用不同颜色区分），可以对样本的不同区域进行细胞表型分析，图2为细胞密度相对较低的区域，便于区分各个标记蛋白。我们可以看到，单个肿瘤细胞会表达Pan-CK，EpCAM，HER2蛋白。图2：21-plex超多标记的组织切片成像通过单细胞分辨率的图像数据，再借由AI的全自动细胞分割，并定量分析各个蛋白的表达，从而进行细胞表型的分选（图3），同时也可以获得各类细胞的表达占比情况（图4）。图3：细胞表型分析散点图图4：各类细胞的表达占比在非小细胞肺癌的肿瘤免疫学研究中，科研工作者同样利用单细胞空间蛋白组学技术，通过26-plex的蛋白标记，量化了样本中三十多类细胞的表型及亚型。从而揭示了非小细胞肺癌中免疫细胞侵润的异质性，并进行了量化分析。图表1：26种生物标记物列表图5：肺癌样本的局部视野及细胞表型如图5所示，肿瘤基质和肿瘤细胞附近有明显的髓样细胞浸润，而T细胞主要在肿瘤区域外聚集。 进一步的细胞定量分析发现，被认为在许多癌症中发挥促肿瘤作用的髓样细胞，具有高表达量。随后的空间分析，对肿瘤微环境中的T细胞和髓样细胞群进行了定量研究（图6），揭示了该细胞及其相关细胞类型的分布密度。图6：T细胞及髓样细胞的空间分析空间蛋白组学的应用，保留了组织形态和结构，又能一次性进行多种生物标记，从而能在分析复杂系统的细胞表型的同时，获得各类细胞的空间信息，更为深入的研究免疫系统及其在疾病中的作用。如图7展示的全视野的石蜡阑尾组织样本的成像，用14种生物标记物标记了免疫细胞及上皮细胞。之后分别对淋巴结（图7A）和粘膜上皮（图7B）这两个特定结构进行细胞表型分析。图7：石蜡阑尾组织样本的全视野超多标记成像图7A：淋巴结局部视野 图7B：粘膜上皮局部视野针对粘膜上皮区域和富含免疫细胞的淋巴结结构，对细胞数量及类型做了定量和表型分析（图表2），全面的揭示了临床组织样本不同区域和结构的免疫微环境差异。图表2：组织特异性的细胞量化和表型分析除了石蜡和冰冻组织样本，超多标记技术还可以应用于多种特殊的液体样本，例如脑脊液，痰液（图8）/支气管肺泡灌洗液(BAL)或者是用于循环肿瘤细胞的检测。不同于传统的流式细胞技术的样本需要即时处理，并且实验也需要一次性完成的特点，新型的空间蛋白组学技术，能够保存长达2年的样本活性，期间可以进行反复的标记和成像。这一特性为稀有样本和复杂实验，提供了强大的助力。图8：对保存9天的人痰液细胞进行的六色免疫多标记成像过去，受制于传统的研究方法，科研工作者很难对肿瘤微环境这样的复杂整体系统进行深入的研究和分析。要么选择包含空间信息的低通量标记技术，例如免疫荧光标记，要么选择高通量的蛋白标记，例如流式细胞技术，但是没有办法获得空间信息。近年来，新型的空间蛋白组学技术，则能两者兼顾，获得数十上百种蛋白标记的单细胞水平的空间表达，从而能更好的帮助科研工作者揭示复杂系统在疾病发生发展中的作用，其中最为显著的是推进了科研工作者对于免疫系统及其在癌症中作用的理解。图一为冰冻切片的HER2+乳腺癌患者样本，扫描视野大约15 mm2，共标记了21种蛋白。如图所示，大多数肿瘤细胞（Pan-CK+）都同时表达HER2，表明该样本是一例上皮来源的恶性肿瘤组织。然而，在样本上同样发现了保有相对正常组织结构的正常上皮(Pan-CK+/HER2-)区域。图1：HER2+乳腺癌组织的免疫多标记染色图1A：Pan-CK+/HER2- 图1B：Pan-CK+/HER2+所有的21种蛋白标记（用不同颜色区分），可以对样本的不同区域进行细胞表型分析，图2为细胞密度相对较低的区域，便于区分各个标记蛋白。我们可以看到，单个肿瘤细胞会表达Pan-CK，EpCAM，HER2蛋白。图2：21-plex超多标记的组织切片成像通过单细胞分辨率的图像数据，再借由AI的全自动细胞分割，并定量分析各个蛋白的表达，从而进行细胞表型的分选（图3），同时也可以获得各类细胞的表达占比情况（图4）。图3：细胞表型分析散点图图4：各类细胞的表达占比在非小细胞肺癌的肿瘤免疫学研究中，科研工作者同样利用单细胞空间蛋白组学技术，通过26-plex的蛋白标记，量化了样本中三十多类细胞的表型及亚型。从而揭示了非小细胞肺癌中免疫细胞侵润的异质性，并进行了量化分析。图表1：26种生物标记物列表图5：肺癌样本的局部视野及细胞表型如图5所示，肿瘤基质和肿瘤细胞附近有明显的髓样细胞浸润，而T细胞主要在肿瘤区域外聚集。 进一步的细胞定量分析发现，被认为在许多癌症中发挥促肿瘤作用的髓样细胞，具有高表达量。随后的空间分析，对肿瘤微环境中的T细胞和髓样细胞群进行了定量研究（图6），揭示了该细胞及其相关细胞类型的分布密度。图6：T细胞及髓样细胞的空间分析空间蛋白组学的应用，保留了组织形态和结构，又能一次性进行多种生物标记，从而能在分析复杂系统的细胞表型的同时，获得各类细胞的空间信息，更为深入的研究免疫系统及其在疾病中的作用。如图7展示的全视野的石蜡阑尾组织样本的成像，用14种生物标记物标记了免疫细胞及上皮细胞。之后分别对淋巴结（图7A）和粘膜上皮（图7B）这两个特定结构进行细胞表型分析。图7：石蜡阑尾组织样本的全视野超多标记成像图7A：淋巴结局部视野 图7B：粘膜上皮局部视野针对粘膜上皮区域和富含免疫细胞的淋巴结结构，对细胞数量及类型做了定量和表型分析（图表2），全面的揭示了临床组织样本不同区域和结构的免疫微环境差异。图表2：组织特异性的细胞量化和表型分析除了石蜡和冰冻组织样本，超多标记技术还可以应用于多种特殊的液体样本，例如脑脊液，痰液（图8）/支气管肺泡灌洗液(BAL)或者是用于循环肿瘤细胞的检测。不同于传统的流式细胞技术的样本需要即时处理，并且实验也需要一次性完成的特点，新型的空间蛋白组学技术，能够保存长达2年的样本活性，期间可以进行反复的标记和成像。这一特性为稀有样本和复杂实验，提供了强大的助力。图8：对保存9天的人痰液细胞进行的六色免疫多标记成像

髓源抑制性细胞(Myeloid-derived suppressor cells, MDSC)是当前肿瘤微环境研究中的一类细胞。回答&ldquo MDSC是什么？MDSC从哪里来？MDSC的分化命运是什么？&rdquo 这三问，将为我们认识这一新类群提供重要信息。 MDSC是什么细胞MDSC是一类高度异质的具单个核与多型核的髓源性细胞，由位于骨髓（小鼠为脾脏）的髓系祖细胞（Common Myeloid Progenitor, CMP）发育而来。在健康人体外周血内含量极少，但在炎症或感染等疾病状态下特别是肿瘤发生后大量扩增，并经过外周血循环迁移至病灶区域。MDSC通过多种机制对获得性和固有免疫均发挥抑制的功能，包括：抑制T细胞激活、使激活的T细胞失能、抑制NK细胞的细胞毒性、使巨噬细胞向促进肿瘤生长的表型极化等。在临床病人体内，MDSC含量水平常与病人的免疫治疗效果及预后密切相关［1］，这也是当前肿瘤免疫学、肿瘤微环境研究聚焦MDSC的重要原因之一。MDSCs 可分成两大亚群：颗粒型或多型核样(PMN-)和单核样(M-) MDSC。近年通过对人MDSC的深入研究发现存在第三类MDSC。这类具有集落形成的活性，且具有分化为其他髓样前体细胞的功能，被称作早期MDSC (eMDSC)，但其在小鼠中的存在仍待鉴定[2]。 MDSC从何而来目前，MDSC研究的争议和技术困难在于缺乏独特的鉴定标记物，因为无论从表型还是从形态上看，MDSC都与单核细胞和中性粒细胞具有极高的相似性。这要从髓样细胞发育分化说起。髓样细胞是为抵御病原体的入侵进化而来，在面对TLR配体或典型病原模式分子(DAMP, PAMP)的强刺激下, 髓样细胞经历经典的激活途径，导致单核细胞和中性粒细胞从骨髓迁移并表现出较强的吞噬功能、释放大量促炎细胞因子及上调MHC II和共刺激因子达到消除病原体的目的；然而面对肿瘤等慢性炎症的持续性弱刺激存在的条件下对髓样细胞的激活通路发生改变，从而产生的中性粒细胞与单核细胞表现出未成熟的表型。这种激活状态不能达到消灭病原的作用，但却带来了对免疫响应的抑制，进而促进了肿瘤的进展和迁移，因此具有此类表型的髓样细胞被定义为MDSC［3］。 MDSC的积累受两组信号调控：一是未成熟髓样细胞的扩增，二是将扩增后的细胞部分转化为具免疫抑制的细胞群体[4]。但为何只有部分未成熟中性粒细胞与单核细胞实现向MDSC的转化，仍待探讨。在研究中发现，中性粒细胞与PMN-MDSC 可通过lectin-type oxidized LDL receptor 1 (LOX-1)的表达与否进行区分：LOX-1+ 中性粒细胞具有极强的抑制T细胞扩增的功能；而LOX-1&minus 的中性粒细胞群不具有该抑制功能。将LOX-1做为鉴定标记物对人肿瘤样本进行分析，绝大多数病人PMN-MDSC含量在4－8%, LOX-1+ PMN-MDSC占肿瘤实体内全部中性粒细胞的比例为30&ndash 45％［5］。 MDSC的鉴定及获取正如开头所说，MDSC的研究尚处于起始阶段，仍需大量的研究积累工作，首先需要回答的问题就是如何区分中性粒细胞与MDSC，并特异性鉴别MDSC。MDSC可从不同组织和疾病模型中获取，因组织来源不同，获取的方法也有所区别。解离条件除对细胞活力、目的细胞表面抗原的影响外，还需考虑潜在对髓源细胞的激活作用，如解离体系引入病原相关模式分子或过长的解离时间等，会导致相关酶表达的上调，从而改变小鼠MDSC的表型和功能［6］。MDSC可在解离后的组织通过磁性细胞分选或流式细胞分选的方法，依据几种标记物组合得到纯化富集。目前仍缺乏对MDSC独特的标记物，主要依赖某些标记物的组合表达和对白细胞的抑制性功能加以鉴别。如小鼠MDSC可根据 Gr1dim/+ CD11b+得到初步划分，进而可根据Ly6C和Ly6G两个标记物的表达，进一步划分为单核样(M-like)和中性粒细胞样(PMN-like) MDSC细胞亚群；还可参考某些特定标记物，如CD244只在MDSC表达而中性粒细胞不表达，被用于小鼠PMN-MDSC的亚型认定。人来源MDSC 的鉴定和获取除了依据表达标记物组合，还依赖于细胞的密度。PMN-MDSC和中性粒细胞具有类似的表型CD11b+CD14&minus CD15+ (or CD66b+) CD33+，区别在于MDSC 存在于外周血密度梯度离心后所得PBMC 的低密度区域，而中性粒细胞存在于高密度区域；人M-MDSC和单核细胞可根据MHC class II分子的表达加以区分：M-MDSC的鉴定表型为CD11b+CD14+CD15&minus CD33+HLA-DR&minus /lo, 而单核细胞表型为：HLA-DR+［7］。 可用于磁性细胞分选的标记物组合 ✦Ly6G+Gr1high／Ly6G&minus Gr1dim✦CD11b＋Gr1＋✦Ly6C/ Ly6G 如果采用流式细胞分选，圈门策略应在排除淋巴细胞(CD3+CD19+)或圈定CD11b+的基础上，进一步使用CD11b/Ly6G/Ly6C的标记物进行鉴定。小鼠来源PMN-MDSC 可采用CD11b +Ly6G+Ly6Clo 的标记物组合，结合PMN-的标记物（如CD115，CD244）及较高的测向散射值 (SSC)进行圈定［8］。小鼠来源M-MDSCs可借炎性单核细胞的标记组合CD11b+Ly6G&minus Ly6Chi结合低测向散射值，并充分考虑到某些只在M-MDSC 存在表达、而单核细胞不表达的标记物，如CD11c和MHC II［9］。 MDSC分化命运如何MDSC在多种细胞因子的诱导下浸入肿瘤区域，并受肿瘤实体内低氧、高氧化应激、营养缺乏的极端条件影响，其功能和分化都将发生变化。由于PMN-MDSC生存期较短， MDSC 的分化研究主要基于M-MDSC。已有基于不同组织来源的肿瘤，包括乳腺癌、肺腺癌、脑胶质瘤、胰腺癌等进行M-MDSC的分化研究，均出现了M-MDSC在迁移至肿瘤灶分化为肿瘤相关巨噬细胞 (tumor-associated macrophages，TAMs) 的结果。与此同时，M-MDSC分化而来的TAMs也会持续吸引其他组织内的M-MDSC不断向肿瘤灶迁移，对肿瘤内的TAMs进行补充[10] 。肿瘤内MDSC的分化示意图图片源自于：Plasticity of myeloid-derived suppressor cells in cancer（Curr Opin Immunol. 2018 April 51: 76&ndash 82） 参考文献：［1］Zhang S et al. The Role of Myeloid-Derived Suppressor Cells in Patients with Solid Tumors: A Meta-Analysis. PLoS One. 2016 11:e0164514.［2］Shi C, Pamer EG. Monocyte recruitment during infection and inflammation. Nat Rev Immunol. 2011 11(11):762&ndash 774.［3］Filippo V，Myeloid-derived suppressor cells coming of age. Nat Immunol. 2018 February 19(2): 108&ndash 119［4］Condamine T, et al. Transcriptional regulation of myeloid-derived suppressor cells. J Leukoc Biol. 2015 98:913&ndash 922.［5］A. M. Bruger et al, How to measure the immunosuppressive activity of MDSC: assays,problems and potential solutions. Cancer Immunology, Immunotherapy May, 2018［6］Kumar V. et al. CD45 Phosphatase Inhibits STAT3 Transcription Factor Activity in Myeloid Cells and Promotes Tumor-Associated Macrophage Differentiation. Immunity. 2016 44:303&ndash 315.［7］Bronte V et al. Recommendations for myeloid-derived suppressor cell nomenclature and characterization standards. Nature communications. 2016 7:12150.［8］Damuzzo V et al. Complexity and challenges in defining myeloid-derived suppressor cells. Cytometry Part B, Clinical cytometry. 2015 88(2): 77&ndash 91.［9］Movahedi K et al. Identification of discrete tumor-induced myeloid-derived suppressor cell subpopulations with distinct T cell-suppressive activity. Blood. 2008 111(8):4233&ndash 4244.［10］Shand FH et al. Tracking of intertissue migration reveals the origins oftumor-infiltrating monocytes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 111:7771&ndash 7776.

癌症仍然是威胁人类健康最大的敌人之一，虽然目前针对癌症的治疗方案有了很大的发展，但是癌症治愈难并且治疗费用高的现状仍然不会在短时间内得到改善。因此，除了在治疗阶段应对癌症外，早期的诊断检出仍然是降低肿瘤死亡率的重要手段。除常规筛查外，内源性肿瘤标志物的检测成为当前发展的新兴技术，其中包括CTC，ctDNA以及肿瘤外泌体等的检测。内源性标志物检测的难点在于体内标志物会快速清除且检测背景高以及体内无法富集都是导致它们应用难以推广的重要原因。为解决这个难题，美国斯坦福大学医学院的Sanjiv Gambhir博士团队对免疫细胞中的巨噬细胞进行改造，成功在小鼠肿瘤模型中实现肿瘤细胞的早期检测和跟踪标记。其主要策略是：通过对巨噬细胞进行改造，在肿瘤诱导产生的M2型巨噬细胞的启动子后面标记上生物发光的标记。当在肿瘤环境中，可以更加诱导巨噬细胞向M2型分化，并启动荧光素酶基因的表达。利用该策略可以检测出转移瘤以及皮下瘤的发生。目前，这项技术可用于检测直径小至4毫米大小的肿瘤，不仅更加优于常规肿瘤体积检测，而且与常见生物标志物检测相比，如体外RLU方案，CEA指标检测方案 ，ctDNA，qtPCR方案等检测，表现出更高的灵敏度。参考文献Sanjiv S. Gambhir et al. Engineered immune cells as highly sensitive cancer diagnostics. Nature Biotechnology (2019).

人类大多数肿瘤是异质性的，由具有不同性质的细胞克隆组成，呈现出不同的特点。高度异质性肿瘤具有较差的临床疗效，但其潜在机制仍不清楚。肿瘤的转移性是大多数癌症患者死亡的原因。因此，了解转移进程的驱动因子是改善临床结果的关键。癌症基因组测序研究已经确定了原发性和转移性肿瘤之间具有极小的遗传差异，并显示原位肿瘤和远处转移病灶具有显著的亚克隆异质性。最近的一些研究表明：微观环境变化是肿瘤转移传播和生长的主要媒介，从而突出了在肿瘤进展中的非细胞自发因子的作用。本期IVIS视角小编带您探究一下Nature最近发表的论文：《亚克隆合作通过修饰局部和全身的免疫微观环境驱动肿瘤转移》本文揭示了表达IL11和FIGF (VEGFD)的乳腺癌细胞的小亚克隆协同作用促进转移进展并产生了驱动性和中性亚克隆组成的多克隆转移。单克隆、多克隆原发灶和转移灶的上皮细胞及基质细胞表达谱分析显示了这种协同作用是间接的，是通过局部和系统微环境介导的。作者确定中性粒细胞为主的白细胞群受表达IL11小亚克隆的调节，敲除中性粒细胞的表达，可以阻止肿瘤转移的生长。来自原发性肿瘤、血液和肺的CD45阳性细胞群的单细胞RNA-seq显示IL11作用于骨髓间充质基质细胞，可诱导产生致瘤性和转移性中性粒细胞前体。本文结合IVIS活体成像系统研究发现了非细胞自发因子和小亚克隆在肿瘤转移中起着关键作用。探究驱动转移的亚克隆协同作用分子机制本文用人类乳腺癌细胞系(MDAMB-468)的肿瘤（来源于异质性肿瘤异种移植模型），研究亚克隆在肿瘤表型之间的相互作用。作者之前已经证实一个小的亚克隆通过非细胞自主的相互作用可以驱动肿瘤生长。本文测试了18个亚克隆，每一种表达一种与转移和血管再生有关的分泌蛋白。并发现具有全部18个亚克隆的多克隆肿瘤生长最快（上图a）。相反只有白细胞介素11 (IL11) 和趋化因子 (C-C motif) 配体5在单克隆肿瘤能够促进肿瘤生长。我们还确定了表达IL11和低聚果糖诱导生长因子（FIGF也被称为VEGFD）的亚克隆两者的混合物在很大程度上能够复制肿瘤这种生长特点。克隆之间合作导致多克隆转移Nature Cell Biology :Published: 01 July 2019https://www.nature.com/articles/s41556-019-0346-xIL11缺失的多克隆肿瘤阻止了肿瘤的生长，揭示了IL11和FIGF因子在肿瘤生长中的协同作用。此外，多克隆肿瘤和仅包括IL11和FIGF亚克隆的肿瘤具有高度的转移性（上图b）。本文首先验证含有IL11+和FIGF+驱动因子的原发性转移瘤MDA-MB-468的克隆能力，像中性子亚克隆。单克隆或绿色荧光蛋白 (GFP)的多克隆混合物荧光素酶表达亲本细胞，红色荧光蛋白 (RFP)植入v5标记的IL11+细胞、RFP+FIGF+细胞植入到免疫缺陷NOG小鼠的乳腺脂肪垫。我们每周用卡尺测量原发肿瘤的生长情况并通过每周生物发光观察转移病灶成像。多克隆肿瘤（含5% IL11+、5%的FIGF+RFP+细胞和90%的GFP+亲本细胞）生长较快，转移性更强与单克隆和亲本肿瘤相比（如下图a）。中性粒细胞的系统性表达降低抑制了由IL11+和FIGF+亚克隆驱动的多克隆肿瘤的转移扩散(或生长)，因此，中性粒细胞的表型和功能特点取决于宿主环境。CD45+细胞群的单细胞分析鉴于作者之前的结果表明，中性粒细胞促进肿瘤转移。作者比较了DOX+或DOX-诱导小鼠血液和肺中性粒细胞单细胞转录组特点。IL11和FIGF诱导上调了几个信号通路如：TGFβ和JAK-STAT信号通路，它们与中性粒细胞的免疫系统中肿瘤预生成和预转移有关，这些特征来自肺部，而不是来自血液。尽管中性粒细胞在肺部有变化，作者通过single-cell RNA-seq没有检测到IL11或GIGF受体的表达。然而，IL11RA的细胞转录本在单独的细胞组中明显存在，这些细胞不能归为中性粒细胞或其他白细胞亚群。这些IL11RA阳性细胞表达编码GP130和SATA3的IL6ST基因，GP130是IL11信号通路中所必需的共同受体。STAT3是LI11下游的作用因子。基于细胞群中基因表达情况，其中还包括细胞外基质和发育相关蛋白，作者将该群体标记为和IL11反应的间充质基质细胞 (MStrCs)。虽然这个群体没有表达典型的间充质干细胞 (MSC)标记物，但其表现了普遍存在于干细胞相关基因的显著特征，这表明它可能是一种未特征化的间充质干细胞前体。之前的研究已经描述过间充质干细胞与白细胞之间的相互作用由多种细胞因子和趋化因子调节的。在本文的研究中，作者着重于研究两个分泌因子，选择的基础是基于作者之前的数据，它是由较小的亚克隆表达的且协同作用促进转移。IL11属于IL6家族的细胞因子，并在多种癌症的耐药性进展中起着重要的作用，包括前列腺癌和结肠癌。在乳腺癌中，IL11被认为和治疗的耐药性和骨转移相关，以及作为不良预后的标志物。FIGF是VEGFR2和VEGFR3的配体，可以刺激血管生成和淋巴管生成。本文发现白细胞可能不是IL11直接作用的细胞靶点，但可通过间充质基质细胞分泌因子（MStrCs）间接影响IL11。有趣的是，这些基质细胞也表达PLXDC2和ANTXR1，这在肿瘤相关的内皮细胞中是高表达的。因此，这些IL11RA阳性的间充质基质细胞可能是产生多种细胞类型的祖细胞。对中性粒细胞亚型的进一步认识和开发导致肿瘤转移的中性粒细胞靶向工具结合抗肿瘤细胞靶点的药物，有可能被用于预防乳腺癌转移研究。PerkinElmer IVIS小动物活体成像系统在该研究中提供了支持，如需了解详情欢迎与我们的工程师取得联系。点击链接了解IVIS小动物活体成像系统：https://url.cn/5fSl2r4关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

p 　　癌症被谓为众病之王，如何预防恶性肿瘤的转移和扩散，一直是临床医学界难题。 /p p 　　有没有一种技术手段，能够对生物活体进行观察和追踪，让医生从整体上了解疾病发展的进程，及时调整药物和基因治疗方案，从而改变或阻止疾病发展? /p p 　　答案是肯定的。 /p p 　　由宁波永新光学股份有限公司牵头，联合浙江大学、上海理工大学、复旦大学附属中山医院、南京医科大学等共同进行研究和开发的“高分辨荧光显微成像仪”正在为解决这一难题而不懈努力，也正因此，该项目获得了科技部重大科学仪器设备开发重点专项立项。 /p p 　　“‘高分辨荧光显微成像仪’是以永新公司现有的一代高端倒置荧光显微成像系统主体为基础，开发出一个具有光切片成像、荧光标记与共定位、三维空间还原及动态成像、单分子荧光探测、荧光漂白后恢复等的复杂多功能高端荧光显微成像系统。”公司技术总监、项目负责人毛磊对科技日报记者说。 /p p 　　虽然电子显微镜、原子力显微镜等技术已经实现获得更高的分辨率，但由于不能对活体实时成像，样品制备复杂等原因，光学显微镜仍然是当前生物医学、生命科学以及医学研究等方面的主要观测设备。 /p p 　　“相比较传统的显微成像技术，这种高分辨荧光成像技术不仅可以实现对活体组织微观结构、各种肿瘤细胞的显微成像，还为细胞组学、基因组学、蛋白组学、肿瘤学等研究提供了强大的技术支撑，是一项在生命科学领域有着不可替代优势的技术。”毛磊说。 /p p 　　此外，这种技术还可以在活体动物体内进行显微成像，通过对同一组实验对象在不同时间点进行记录，跟踪同一观察目标(标记细胞及基因)的移动及变化，让研究人员直接快速地检测各种癌症模型中肿瘤的生长、转移以及对药物的反应，比传统方法更适合于肿瘤体内生长的定量分析。 /p p 　　值得一提的是，为了提高光学显微的成像效果，以便从复杂的细胞组织中提取出自己想要的细节，研发团队还采用了荧光标记的方法，在细胞中加入特殊的荧光标记物，这些标记物在特定的光照下，有的发红光，有的发绿光，而且每种荧光标记物都具有一定的选择性，只与细胞中既有的特定分子结合，然后发出荧光。 /p p 　　“荧光成像大大提高了光学显微成像的对比度，还帮助研发人员分辨细胞中的不同结构。预期项目结题后，3—5年内将可实现累计销售1亿多元，10年内可实现年销售3—5亿元，利税超亿元。该项成果将推动我国高端显微镜的‘跨代式’发展。”毛磊说。 /p p 　　相关统计显示，2016年全球该类产品市场共有30多亿美元，中国市场大约在16亿元人民币(约占世界市场8%)，年增长率超过30% 而在世界高端显微镜市场，我国显微镜制造企业占比小于1%，具有很大的市场空间。 /p p 　　“永新已经与三家应用单位共同在遗传/发育生物学、细胞生物学等荧光免疫方面进行了应用开发，其中NIB900、NE900系列研究级显微镜已实现批量生产，并在国内外高校及科研院所销售超过200台。下一阶段，我们将围绕切片成像模块、单分子探测模块及全内反射模块以及核心部件如高倍率、大数值孔径平场复消色差物镜，荧光滤光片，微分干涉组件等进行深度研发，最终实现预期目标。”毛磊表示。 /p

p 　　癌症被谓为众病之王，如何预防恶性肿瘤的转移和扩散，一直是临床医学界难题。 /p p 　　有没有一种技术手段，能够对生物活体进行观察和追踪，让医生从整体上了解疾病发展的进程，及时调整药物和基因治疗方案，从而改变或阻止疾病发展? /p p 　　答案是肯定的。 /p p 　　由宁波永新光学股份有限公司牵头，联合浙江大学、上海理工大学、复旦大学附属中山医院、南京医科大学等共同进行研究和开发的“高分辨荧光显微成像仪”正在为解决这一难题而不懈努力，也正因此，该项目获得了科技部重大科学仪器设备开发重点专项立项。 /p p 　　“‘高分辨荧光显微成像仪’是以永新公司现有的一代高端倒置荧光显微成像系统主体为基础，开发出一个具有光切片成像、荧光标记与共定位、三维空间还原及动态成像、单分子荧光探测、荧光漂白后恢复等的复杂多功能高端荧光显微成像系统。”公司技术总监、项目负责人毛磊对记者说。 /p p 　　虽然电子显微镜、原子力显微镜等技术已经实现获得更高的分辨率，但由于不能对活体实时成像，样品制备复杂等原因，光学显微镜仍然是当前生物医学、生命科学以及医学研究等方面的主要观测设备。 /p p 　　“相比较传统的显微成像技术，这种高分辨荧光成像技术不仅可以实现对活体组织微观结构、各种肿瘤细胞的显微成像，还为细胞组学、基因组学、蛋白组学、肿瘤学等研究提供了强大的技术支撑，是一项在生命科学领域有着不可替代优势的技术。”毛磊说。 /p p 　　此外，这种技术还可以在活体动物体内进行显微成像，通过对同一组实验对象在不同时间点进行记录，跟踪同一观察目标(标记细胞及基因)的移动及变化，让研究人员直接快速地检测各种癌症模型中肿瘤的生长、转移以及对药物的反应，比传统方法更适合于肿瘤体内生长的定量分析。 /p p 　　值得一提的是，为了提高光学显微的成像效果，以便从复杂的细胞组织中提取出自己想要的细节，研发团队还采用了荧光标记的方法，在细胞中加入特殊的荧光标记物，这些标记物在特定的光照下，有的发红光，有的发绿光，而且每种荧光标记物都具有一定的选择性，只与细胞中既有的特定分子结合，然后发出荧光。 /p p 　　“荧光成像大大提高了光学显微成像的对比度，还帮助研发人员分辨细胞中的不同结构。预期项目结题后，3—5年内将可实现累计销售1亿多元，10年内可实现年销售3—5亿元，利税超亿元。该项成果将推动我国高端显微镜的‘跨代式’发展。”毛磊说。 /p p 　　相关统计显示，2016年全球该类产品市场共有30多亿美元，中国市场大约在16亿元人民币(约占世界市场8%)，年增长率超过30% 而在世界高端显微镜市场，我国显微镜制造企业占比小于1%，具有很大的市场空间。 /p p 　　“永新已经与三家应用单位共同在遗传/发育生物学、细胞生物学等荧光免疫方面进行了应用开发，其中NIB900、NE900系列研究级显微镜已实现批量生产，并在国内外高校及科研院所销售超过200台。下一阶段，我们将围绕切片成像模块、单分子探测模块及全内反射模块以及核心部件如高倍率、大数值孔径平场复消色差物镜，荧光滤光片，微分干涉组件等进行深度研发，最终实现预期目标。”毛磊表示。 /p

仪器信息网将于2023年8月22日-24日举办第六届先进体外诊断技术网络会议（iCIVD 2023），会议将在线上进行，免费向听众开放报名，欢迎报名参会！报名链接: https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icivd2023/（点击报名）会议为期3天，聚焦6大主题，特邀近30位报告嘉宾，围绕肿瘤分子诊断、代谢组学、临床质谱、外泌体新型诊断标志物、医学实验室自动化与智能化和IVD原材料开发等细分研究领域的创新和应用场景开发，展开丰富的探讨和交融，内容丰富，汇聚前沿热点。iCIVD2023 交流群（发送备注姓名+单位+职位）8月22日上午，将进行肿瘤分子诊断专场，会议日程如下：会议日程报告时间报告方向专家单位8月22日上午 主旨报告09:00-09:30分析科学与健康科学-个体化健康评价体系康熙雄首都医科大学附属北京天坛医院 主任医师/教授8月22日上午 肿瘤分子诊断技术前沿09:30-10:00基因甲基化在肿瘤早期诊断价值刘向祎首都医科大学附属北京同仁医院 主任技师/教授10:00-10:30分子检测技术助力肿瘤病理诊断赵广泰赛默飞世尔科技（中国）有限公司 基因科学事业部售前技术支持10:30-11:00分子诊断助力肿瘤的早诊筛查郭建巍北京王府中西医结合医院 检验科主任/主任医师11:00-11:30自动化文库构建助力测序技术在肿瘤检测中的应用吕艳艳睿科集团股份有限公司 产品经理11:30-12:00乳腺癌新型无创早诊标志物刘嘉琦中国医科院肿瘤医院 乳腺外科副主任医师精彩报告预览《分析科学与健康科学-个体化健康评价体系》【摘要】 大健康领域在国家层面要求有两个关键要求。一是全民健康，二是生命全程健康。传统健康理念重视疾病诊断标记物。在健康强国的建设中需要建设全生命周期健康评价体系。这种需求要求我们在排泄物、代谢物、分泌物和生长物等低浓度标本中的标记物的检测。这种检测需要更灵敏更精准的检测体系。不断进步的分析仪器平台足部引进到人的立体标本的检测当中逐步满足这一需要。首先基因测序仪和质谱仪为首的组学设备、穿戴采集的移动检测设备等包括了生化生理的各种分析仪器在改造软件和设备流程以及样品前处理的自动化后先后进入诊断疾病和健康评价的领域中来。会议上将交流如上内容意在得到同行的认可和推进相关领域的发展。 报名占位》》《基因甲基化在肿瘤早期诊断价值》【摘要】 待定 报名占位》》《分子检测技术助力肿瘤病理诊断》【摘要】 介绍分子诊断技术在肿瘤病理诊断中的应用，包括定量PCR（qPCR）、数字PCR（dPCR）、基因芯片（MA）、一代测序（CE）、二代测序（NGS）共五大技术平台。 报名占位》》《分子诊断助力肿瘤的早诊筛查》【摘要】 分子诊断在肿瘤的早期诊断、药物筛选、预后及疗效评判中发挥着越来越重要的作用。本次演讲主要从临床实验室角度就肠癌、宫颈癌的早诊筛查和EB病毒感染的实验室检测在肿瘤早诊筛查中的应用情况和存在的问题进行讨论。 报名占位》》《自动化文库构建助力测序技术在肿瘤检测中的应用》【摘要】 测序技术在肿瘤诊治中发挥着越来越重要的作用，而测序前样本的文库构建是一个及其重要的样本前处理环节，存在流程复杂，步骤繁多，耗费时间，手工操作批内、批间差异大，建库效果因人而异的问题，亟待实现自动化流程来保证结果数据的稳定性和可靠性，睿科全自动文库构建系统，助力测序技术在肿瘤检测中的应用。 报名占位》》《乳腺癌新型无创早诊标志物》【摘要】 报告人探索通过血浆游离DNA（cfDNA）和循环肿瘤DNA（ctDNA）甲基化标志物实现乳腺癌的早诊和精准分型，建立了DETEct研究（Deciphering Epigenetic signatures in Tumor and Exploiting ctDNA study）来解析乳腺癌甲基化特征，产生了目前最大数据量和基因组覆盖率的乳腺癌cfDNA甲基化数据。前期对乳腺癌和乳腺良性肿瘤患者的乳腺癌组织和cfDNA进行全基因组甲基化测序，鉴定出稳定的大片段低甲基化特征，开发出基于cfDNA甲基化特征的早诊方法，并将其与传统影像相结合，提出了一种联合、无创、准确的乳腺癌早期诊断方式，以第一作者已发表在Molecular Cancer 杂志，相关成果申报两项国内发明专利。报告人基于单光子飞行时间质谱检测呼出气的可挥发化合物开发“气体活检”新方法，建立了世界上最大多中心呼出气研究队列（5047名适龄女性），证实呼出气的可挥发化合物标志物可以准确识别早期乳腺癌患者，准确性和乳腺钼靶相似，相关成果发表于血液学和肿瘤学杂志（Journal of Hematology & Oncology），并申请发明专利1项。 报名占位》》扫码快速参会温馨提示:1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。会议内容及报告赞助:仪器信息网 赵先生：13331136682，zhaoyw@instrument.com.cn

原标题：AI牵引肿瘤分子分型产业升级、填补国内外领域空白|上海交大陈万涛教授和邱蔚六院士团队： “肿瘤蛋白标志物智能诊断仪器（系统）”助力我国肿瘤精准医疗责任编辑：孙佳口腔癌是中国乃至全球影响人们生命健康和生活质量最严重的癌症之一，其发生是一个涉及多基因、多步骤的过程。检测获取口腔癌发生的关键节点的标志分子，无疑是最终揭示口腔鳞癌分子发病机制并寻找疾病分子分型诊治模式的有效方法的必经之路，这也是全球癌症研究最前沿和最重要的领域之一。人脑、人眼、人手解决不了的异常复杂和繁琐的问题，借助数字化医疗智能诊治技术，可以为肿瘤的早发现、早干预、分子分型、精准用药、预后预测提供更多的有效手段，使肿瘤的诊治过程变得越来越个体化。肿瘤的分子分型越准确、诊断越细致，必然会大幅提升治疗手段的精准性和有效性，最终提升患者和人民群众的健康获得感和幸福感，这必将是未来肿瘤治疗策略的重要发展方向。针对上述困扰临床分子病理诊断的棘手问题，上海交通大学医学院附属第九人民医院陈万涛教授和邱蔚六院士团队与上海交通大学电子信息与电器工程学院以及上海图劢科技有限公司等单位开展了医工理企多领域合作，以学科最常见的口腔颌面癌（简称口腔癌）为研究对象，依托上海交大医学院附属第九人民医院、国家口腔医学中心和国家口腔疾病临床医学研究中心、上海市专业技术服务平台-口腔颌面部肿瘤组织样本及生物信息数据库等优异的临床和基础研究资源，基于团队前期经过近30年研究确定的多个口腔癌组织特异性蛋白标志物，国内外率先成功研究开发出了国产肿瘤组织蛋白标志物免疫组化图像智能诊断仪器（系统）。通过分别对近万张肿瘤组织切片中多个蛋白标志物的免疫组化图像进行数字化后，完成了人工智能训练、建模和再优化，最终实现了由仪器“高通量数字化—自动阅片—自动癌巢识别和分割—全片蛋白标志物表达判读和定量诊断”等过程的全链条智能定量系统。口腔癌诊治分子靶标：助力口腔癌中国人特有蛋白标志物研发进程陈万涛教授和邱蔚六院士团队在科技部重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等项目的支持下，利用多组学技术已对口腔癌发生、发展各阶段的1000多个组织样本，分别完成了数量不等的全基因组测序、全外显子测序、转录组测序、表观遗传组测序以及蛋白组分析等工作，并应用项目组开发的生物信息学分析方法，对上述获取的多组学信息和数据进行了分析及大规模临床样本验证，确定了一系列能够有效评价口腔癌的病理变化过程、恶性进展程度和治疗反应的分子靶标，为后续转化研究打下了坚实基础，其中部分mRNA和蛋白标志物已投入临床实验或临床应用。AI辅助蛋白标志物判读：自主研发分子诊断智能算法软件近些年，尽管医疗卫生相关的人工智能技术得到了较迅速的发展，鉴于用于肿瘤组织蛋白标志物智能诊断的复杂性，到目前，罕见人工智能技术在肿瘤组织蛋白标志物免疫组化图像分析处理中的应用报道。项目组首先通过病理医师小组（3名资深病理医师）对组织病理免疫组化图像中所有癌组织所在的区域进行人工勾画和标注，随后按照临床传统的免疫组化半定量评分标准对蛋白标志物的表达等级进行评分；同时对人工勾画标注和评分的上述口腔癌组织病理免疫组化图像，采用 UNet、ResNet等卷积神经网络构建模型及集成框架，对训练集和验证集标本，特异识别组织病理切片中肿瘤区域的免疫组化图像，并提取相关特征进行模型学习及训练，到目前对口腔癌蛋白标志物判读的AUC达超过0.95，十分接近于病理医师人工判断的水平。智能诊断仪器：拥有自主知识产权的全国产软硬件装备陈万涛教授和邱蔚六院士团队和上海交通大学电子信息与电器工程学院王利生团队联合上海图劢科技有限公司共同研发了该创新设备，主要是在高通量病理图像数字化生物显微镜的基础上，优化实现对癌组织图像快速准确获取和数字化，能1次上样200片，自动快速、高分辨率图片获取、无缝拼接和数字化，已通过国家注册检测和CFDA国家1类医疗器械注册。项目团队进一步与人工智能相关技术团队进行了联合攻关，经过无数次的失败，终于完成了对肿瘤区域自动识别、分割标记、蛋白免疫组化图像表达水平智能判读的创新软件技术的开发和优化，实现了由该仪器“自动阅片—癌巢识别和分割标记—蛋白表达判读—标志物定量诊断”的全链条蛋白标志物智能定量诊断系统。产学研医理结合，推动肿瘤蛋白标志物支持的精准医疗研究项目研发团队依托上海交通大学转化医学研究院、电子信息与电气工程学院、医学院附属第九人民医院、上海图劢科技有限公司，成立了头颈肿瘤数字诊治技术中心，该中心优势是临床医学、基础医学、工程学、生物学、数学、机械学等交叉协作，并且是智能与医疗的有机整合。项目产品肿瘤蛋白标志物智能诊断仪器面向病理和临床医生，毫无疑问能缓解执业病理医生严重不足、促进诊断评估标准同质化、显著提高病理诊断的效率和准确性，对肿瘤分子分型、转移诊断、疗效预测、预后预测等进行必要的支持。本仪器的研发是对肿瘤行业内智能分子分型领域仪器空白的填补，有效赋能分子病理行业突破技术瓶颈。成果的进一步推广和应用，能有效提高各级医院相关肿瘤分子标志物的应用，助力诊疗水平和能力的提高和同质化，并对其他恶性肿瘤分子分型技术的研发应用提供最直接的参考技术。

病理组织检测是诊断癌症的“金标准”。传统的光学成像技术容易受到样品光学背景强、检测信号稳定性差、定量不准确和不同光学方法不能共用等问题的影响。中国科学技术大学的研究团队开发了微米分辨率的肿瘤组织磁成像技术，相较于传统的光学成像检测方法，该技术具有高稳定性、低背景和肿瘤标志物绝对定量的特点。相关成果在《PNAS》发表，题为：A generalized linear mixed model association tool for biobank-scale data。　　研究团队开发了组织水平的免疫磁标记方法，通过抗原-抗体的特异性识别，将磁颗粒特异标记在肿瘤组织中的靶蛋白分子上，将已完成磁标记的组织样品紧密贴附在磁显微镜的检测器上进行磁场成像，最后通过深度学习模型定量分析检测信号，实现微米分辨率的肿瘤组织磁成像。由于生物样本自身一般都没有磁场背景，而且磁信号的高稳定性便于样品的长期保存和重复检测，所以这项技术在分析含光学背景、光透过差和需要定量分析的生物组织时具备明显优势，是肿瘤组织检测领域的重要突破。　　该研究成果不仅在肿瘤临床诊断方面具有广阔的应用前景，也为肿瘤相关研究提供了新的技术支撑。 　　注：此研究成果摘自《PNAS》，文章内容不代表本网站观点和立场。　　论文链接：https://www.pnas.org/content/119/5/e2118876119

科学家越来越多地尝试利用人体自身的免疫系统来对抗癌症。波恩大学和澳大利亚和瑞士的研究机构进行的一项新研究现在显示了肿瘤细胞用于逃避这种攻击的策略。为这项工作开发的方法有助于更好地理解免疫防御与疾病之间的“军备竞赛”。结果可能有助于改善现代治疗方法。它们已经发表在《免疫》杂志上。癌细胞与健康的人体细胞不同-外观，行为和其中活跃的基因。通常，这并不容易被忽视：免疫系统会记录到某些错误，并派遣其部队与肿瘤作斗争。但是，这种反应通常太弱，无法长期控制甚至破坏癌症。因此，研究人员多年来一直在努力增强免疫系统的防御反应。他们这样做的方式与警察将他的狗放在逃脱的罪路上的警察类似。在这种情况下，嗅探犬的作用被细胞毒性T细胞所取代：它们可以检测并杀死患病或有缺陷的细胞。每个T细胞针对特定特征，也称为抗原。因此，对于癌症疗法，研究人员正在寻找可检测肿瘤抗原的患者中的T细胞。然后，他们可以例如将它们相乘并将它们重新注入患者体内。通过这种方式，它们可以增强患者对癌症的免疫反应。然而，不幸的是，许多肿瘤已发展出使它们能够逃避免疫系统的策略。波恩大学医院实验肿瘤研究所的迈克埃弗恩博士解释说：“在我们的研究中，我们研究了这些策略的长处以及所依赖的策略。”“我们专注于皮肤癌，即黑色素瘤细胞。”黑素瘤在几个方面与健康细胞不同。例如，各种不同的基因在其中均具有活性。这些都是T细胞的潜在抗原。但是，哪一种特别适合触发强烈而持久的免疫反应?为了回答这个问题，研究人员在他们的实验模型中发明了一种聪明的方法：他们将一种标记物附着在活跃于黑素瘤细胞发育中的各种基因上，并利用它们产生抗原。然后，他们释放了一组针对肿瘤细胞的T细胞，后者将这一分子标记准确地识别为疾病标记。然后，研究人员使用这种策略来研究癌细胞对免疫系统所追寻的反应。根据标记有这种标签的基因，他们发现了显着差异。癌细胞隐藏在免疫系统之外。Effern的同事Nicole Glodde博士解释说：“当T细胞针对负责黑色素瘤典型特征的基因时，我们观察到癌细胞会随着时间的推移改变其外观并抑制这些基因。”“所以这就是他们躲避免疫系统的方式。”相反，该研究中研究的另一种基因对于肿瘤的生存至关重要。这使得下调从而隐藏起来并不那么容易。Effern强调说：“因此，我们认为该基因具有诱导非常有效的T细胞反应的潜力。”波恩大学医院实验肿瘤学研究所所长，波恩大学卓越免疫免疫集群成员MichaelHölzel教授希望：“我们的工作可能为更有效的免疫疗法扫清道路。”“我们开发的方法还可以更好地了解癌细胞在免疫系统的监视下滑动的过程。”

TissueGnostics公司推出的10+1肿瘤免疫微环境多色解决方案，在类流式分析方法的基础上，构建了整套肿瘤免疫微环境大数据深度挖掘体系，拥有1.成熟的多标记染色试剂盒体系 2.大尺寸高倍率全自动连续光谱全景成像 3.可原位追溯的大数据AI深度空间量化分析功能。一体化解决方案优势在于简化了数据的流转环节，允许应用定制APP，全自动的无人值守大大提高了组织原位数据分析操作的效率。a) 基于全新一代TSA染色技术同时标记10种生物标志物后，使用TissueFAXS Spectra系统进行连续全光谱高倍率成像，构建全景（多光谱）虚拟切片。b) Tissue Cytometry技术，能够获取10色独立的真实染色标志物数据，还可以去除背景自发荧光或血细胞/胶原等自发荧光，实现10+1色的独立通道采集。c) 免疫微环境信号量化分析，可提供多种自动化解决方案APP，实现AI大数据深度空间量化分析功能。（APP包括但不限于：核酸分子/亚细胞结构/细胞/组织等目标中的形态学识别、 强度量化统计分析、结构/空间分布关系分析），以及正反向回溯数据（双向）校验机制，对大数据分析结果进行校验。d) 针对创新研发型的肿瘤微环境量化分析需求，可选配量化分析软件StrataQuest，不但可以同时实现所有APP功能，还可以针对稀有样本进行数据获取，其可追溯校验的数据分析模式也获得NCS等期刊的一致认可。

论坛官网：www.bagevent.com/event/7265277?bag_track=instrument 2021年10月22-23日，由中国生物工程学会、上海商图信息BIOMAP主办，中国生物工程学会精准医学专业委员会、中国医疗器械行业协会体外诊断（IVD）分会合作支持的P4 China 2021 第五届国际肿瘤精准医疗大会将在北京市朝阳区悠唐皇冠酒店盛大召开。 集院士权威/临检中心/中检院监管/肿瘤临床/领先诊断产业/精准药企专家等50余位重磅嘉宾出席会议，围绕肿瘤精准诊疗，从防到诊到治，从早期筛查、分期分型，预后检测、伴随诊断、生物标志物、精准免疫/靶向药物开发及转化等方面，展开深入的探讨分享！参会群体：体外诊断所属法规监管机构（卫健委/药监局/中检院等）专家医院：肿瘤临床/病理/药理/科研/转化等专家药企：肿瘤免疫/靶向药物企业转化医学/医学/生物标志物/临床转化等专家体外诊断/第三方检验机构：液体活检、基因检测/测序服务企业技术研发、医学等专家肿瘤诊断防治相关协会、园区、科研院校（生命科学、药学PI/转化）专家上游仪器设备开发制造企业与试剂耗材企业实验室设备、数据服务、投资/咨询机构其他A会场 肿瘤早筛/辅助早诊/分型/预后等技术创新与应用DAY1（10月22日）DAY2（10月23日）解读最新申报注册合规政策及临床建议跟进最新单细胞/RNA测序筛诊技术应用跟进肿瘤筛查诊断发展前景及市场机遇解析MRD/MSI等检测及产品开发评价学习创新早筛标志物/方法前瞻性研究等前沿进展探讨肿瘤分型/预后等标志物检测及技术革新聆听肿瘤早筛/辅助诊断的液体活检革新技术了解多组学/免疫组学/质谱等新兴检测技术聆听肿瘤早筛/辅助诊断的液体活检革新技术了解多组学/免疫组学/质谱等新兴检测技术【A会场部分精彩议题抢先看】• 最新医疗器械监管条例下：LDT合规化解读• HRD临床检测应用及标准化进展• 肺癌微小残留病灶临床检测应用及意见• 多组学液体活检技术在肝癌早检中的应用探索• 圆桌讨论：肿瘤早筛/早期检测技术开发落地的挑战与机遇几何？......更多精彩议题咨询组委会：180 1793 9885（同微信）A会场已确认嘉宾（嘉宾阵容持续更新中）李金明，国家卫健委临床检验中心研究员黄杰，中检院体外诊断试剂检定所非传染病诊断试剂室主任姚树坤，中日友好医院原副院长，中国生物工程学会精准医学专委会主任委员支修益，首都医科大学肺癌诊疗中心主任兼宣武医院胸外科首席专家姜艳芳，吉林大学第一医院基因诊断中心主任，中国生物工程学会精准医学专委会秘书长于津浦，天津医科大学肿瘤医院分子诊断中心主任范建兵，基准医疗创始人兼CEO（TBD）邵阳，世和基因创始人、董事长、首席执行官贾士东，慧渡医疗创始人兼董事长姜傥，迪安诊断高级副总裁，董事汪笑男，世和基因创始人、首席技术官吴琳，和瑞基因CTO揣少坤，燃石医学COO汪宇盈，华大数极CTO阮力，厦门艾德生物副总经理、技术总监于晓天，诺辉健康医学总监刘晓，泛因医学创始人阎灼辉，浚惠生物创始人兼CEO董增军，鲲鹏医疗投资合伙人，中国生物工程学会精准医学专委会副主任委员何逖，吉凯基因医学检验事业部总经理张开山，杭州华得森生物技术有限公司创始人、总经理薛良，格诺生物研发副总裁范万鸿，杭州华得森生物技术有限公司临床医学总监曹振，翌圣生物NGS研发总监王玉萍，碧迪医疗生物科学，单细胞多组学应用经理董天晖，纳昂达生物科技NGS产品经理B会场 肿瘤创新药物疗法与标志物/伴随研究的精准开发转化联合策划人：杨宏钧，中国生物工程学会精准医学专委会名誉主任DAY1（10月22日）DAY2（10月23日）探讨生物标志物指导下的免疫/靶向药物开发案例学习伴随诊断检测标准/产品开发与药物转化学习最新免疫疗法/免疫联合及标志物研究进展解锁伴随诊断模式下的药物精准临床及转化剖析通路/靶点研究以加速靶向药物转化分析生物标志物与细胞疗法/联合与双抗开发探索探索生物标志物指导下的药物精准临床开发转化深挖基因检测与超个性化免疫疗法药物开发中国生物工程学会精准医学专委会专场姚树坤，中日友好医院原副院长，中国生物工程学会精准医学专委会主任委员杨宏钧，中国生物工程学会精准医学专委会名誉主任李为民，四川大学华西医院/华西临床医学院院长王向东，复旦大学附属中山医院临床医学研究院首席专家，中国生物工程学会精准医学专委会副主任委员姜艳芳，吉林大学第一医院基因诊断中心主任于津浦，天津医科大学肿瘤医院分子诊断中心主任董增军，鲲鹏医疗投资合伙人，中国生物工程学会精准医学专委会副主任委员【B会场部分精彩议题抢先看】• 新型肿瘤免疫治疗药物研究新进展• 生物标志物/伴随诊断加速肿瘤免疫药物研发——MSI/TMB开发案例• RET变异与普拉替尼精准开发案例• PARP抑制剂及联合疗法中的生物标记物与伴随诊断开发• 圆桌讨论：临床视角—肿瘤创新药物疗法及伴随诊断精准开发转化应用......更多精彩议题咨询组委会：180 1793 9885（同微信）B会场更多已确认嘉宾（嘉宾阵容持续更新中）贺福初，中国科学院院士石远凯，国家癌症中心副主任、中国医学科学院肿瘤医院副院长叶斌，盛诺基医药临床生物标志物与药物开发副总裁殷晓璐，阿斯利康精准医学部中国区负责人苏欣莹，辉瑞转化医学负责人李培麒，基石药业早期开发副总裁李懿，广东香雪精准医疗技术有限公司总裁兼CSO，中科院广州生物医药与健康研究院的研究员罗文，杭州索元生物医药创始人、董事长华烨，烨辉医药创始人兼CEO邹灵龙，复宏汉霖生物分析科学部副总经理（TBD）张韵，百济神州临床生物标志物总监王钧源，葆元医药联合创始人兼CEO覃灏，阿斯利康精准医学中国诊断发展部分子诊断副总监鲁丽敏，默沙东中国研发中心生物标志物研究副总监转化医学专家，天境生物胡志远，北京中科纳泰生物科技有限公司董事长，国家纳米科学中心教授王涛，瑞普基因副总经理兼CTO陈初光，北京阅微基因技术股份有限公司董事长/创始人苏小凡，裕策生物高级副总裁兼裕泰抗原事业部总经理张宪，世和基因集团首席医学官茅新如，燃石医学药企合作高级总监高嵩，罗氏诊断中国生命科学副市场总监现在四人报名立享75折团购优惠论坛官网：www.bagevent.com/event/7265277?bag_track=instrument扫描下方二维码即可报名【更多福利优惠】10月10日前报名注册P4 China 2021赠送GMR 2021免费参会票一张（不含餐）票数有限，先到先得！详情可查看官网链接：https://www.bmapglobal.com/gmr2021 即日起同时参加P4 China 2021 & IGC 2021可享受联动票8折优惠详情可查看官网链接：https://www.bmapglobal.com/igc2021 更多论坛资讯欢迎咨询P4组委会：电话：180 1793 9885（同微信）邮箱：p4china@bmapglobal.com网站：www.bagevent.com/event/7265277?bag_track=instrument

一次肿瘤细胞的意外死亡，让一种明星分子浮出水面。日前，在科技成果评价机构组织的鉴定会上，一种独特的免疫蛋白分子引起了评审专家的兴趣。“肿瘤细胞死亡时的照片上，周边有起泡的现象非常有意思。”国家重点研发计划首席科学家、南京大学李朝军教授表示，这个情况和细胞焦亡挺像，值得更进一步的研究和应用。“这种分子是在七鳃鳗的免疫系统中找到的，它能够识别出人体肿瘤细胞，并从外面打孔，让肿瘤细胞死亡。”研发团队带头人、辽宁师范大学原副校长李庆伟教授介绍，目前正利用这种明星分子推动癌症早筛工作。本想向肿瘤细胞学习，却把它杀死了七鳃鳗在地球上已经生活了5.5亿年，被戏称为“僵尸鱼”，介于无脊椎动物和脊椎动物之间。“我们想把七鳃鳗细胞和肿瘤细胞放在一起培养，借助肿瘤细胞增殖因子，帮助七鳃鳗细胞繁衍。”李庆伟回忆，没想到的是，肿瘤细胞都死亡了。换了不同的肿瘤细胞结果仍一样。研究团队感觉七鳃鳗细胞一定分泌了一种独特的物质，对肿瘤细胞是致命的。为了找到这种物质，团队大量收集细胞培养上清，通过蛋白质组学技术最终锁定了LIP蛋白。围绕这一蛋白的系统研究在后来的十几年中逐渐推展开——破解蛋白结构、解码对应DNA序列、分析蛋白结构中的不同功能… … 谜题一一解锁，但人们最关心的是：古蛋白究竟是怎么杀死肿瘤细胞的？古老蛋白“一招夺命”肿瘤细胞光学显微镜下，一场杀戮由近及远次第展开。“我们给LIP‘镀上’荧光，标记了荧光基团的蛋白分子进入肿瘤细胞培养液，能从显微镜下看到荧光迅速聚集到了肿瘤表面，肿瘤细胞膜随后破裂。”辽宁师范大学生命科学学院教授逄越展示的照片复盘了整个过程：肿瘤细胞表面出现了大的孔洞，肿瘤细胞里的内容物全部外泄，一招夺命。更有趣的结果发生在研究团队“打扫战场”时。他们把肿瘤细胞表面的古蛋白做了收集检测发现，杀伐时蛋白不单兵作战，而是“组团”的聚合体。“我们提出了识别、定位、聚集、杀伤的机制。”逄越说，研究表明聚合体越多杀伤作用越大。整个机制的解析花了团队5年时间，终于弄清楚，蛋白上“凝集素”的结构域负责“指认”，“气单胞菌溶素”结构域能深深地插入肿瘤细胞膜搞破坏。明星分子“小试牛刀”机制清晰，研究走到了应用阶段。团队决定先让明星分子小试牛刀，在检测领域做验证。健康中国行动要求强化癌症早筛。膀胱癌检测一直痛苦得让患者望而却步，不愿早筛，实现“滴尿”筛查将让癌症发现大大提前。“我们将明星分子做成了检测试纸。尿液中脱落的膀胱表皮细胞如果有肿瘤的迹象，马上会被预警。”辽宁师范大学生命科学学院副教授韩英伦告诉科技日报记者，团队先从学校职工体检的尿检入手建立了指示分子含量的对照表，然后与大连市的几家医院合作进行临床研究，肿瘤患者的值会高过正常值2—3倍。相关研究数据显示，利用LIP特异性识别肿瘤细胞技术，尿液检测膀胱癌的LIP免疫荧光试纸灵敏性达到85%，特异性可达92%，简单、快速、微量、无创。“国际上这类检测试剂不多，美国FDA目前有三款试剂盒上市。”评审专家、大连医科大学附属第二医院院长刘志宇教授表示，作为我国自主研发的检测产品，尤其是从靶点开始的源头创新，目前的研究进展令人震撼。评审专家一致认为，该项目具有完全自主知识产权，达到国际领先水平。据介绍，相关研究多年来得到科技部国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金、辽宁省高等学校重大科技平台等项目支持。

p 　　 strong 前言：液体活检的产业发展概况 /strong /p p 　　2017年6月，世界经济论坛与《科学美国人》杂志的专家委员会联合选出了2017年度全球十大新兴技术榜单，其中肿瘤的无创诊断技术成功入选并荣膺榜首。肿瘤无创诊断技术即液体活检(liquid biopsies)的出现，标志着人类在攻克肿瘤的道路上又前进了一大步。与传统的组织活检相比，液体活检具备实时动态检测、克服肿瘤异质性、提供全面检测信息等独特优势。目前，临床研究中，液体活检主要包括游离循环肿瘤细胞(CTCs)检测、循环肿瘤DNA(ctDNA)检测、外泌体及循环RNA(Circulating RNA)检测等，与传统的依靠临床症状或影像学诊断技术比较，利用液体活检技术可以更早地发现疾病进展。 /p p 　　近十年来，肿瘤液体活检研究热度不断攀升，多个国家及地区积极投入其中。目前，美国的 CTC 临床研究水平遥遥领先于其他国家。而在近几年中国的CTC临床研究水平发展势头迅猛，实力不可小觑。援引21世纪经济报的统计，中国目前有47家公司在从事肿瘤液体活检，其中，26家公司选择ctDNA路线，9家公司选择CTC，代表性企业包括华大基因、药明康德、燃石生物、普世华康等。JP摩根和高盛预测，液体活检在全球的市场规模高达230亿美元，其中，美国占据61%的市场份额。中国液体活检市场在5-10年内的市场潜力约为200亿，近年来，肺癌、结直肠癌、胃癌、乳腺癌等癌症的患病率在中国逐年增加，肿瘤分子诊断的需求不断增加。根据国家癌症中心发布的数据，我国5年内诊断为癌症且仍存活的病例数约为749万，适合使用液体活检技术的肿瘤病人至少为 542 万人，占比达到了72%[1]。 /p p style=" text-align: center " img title=" 001.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/f169c5ec-0a68-4632-a402-6e5f09b33e47.jpg" / /p p 　　ctDNA检测作为一种“液体活检”技术，其具有简便、快捷，且在一定程上能克服肿瘤时间和空间异质性等优势，近年来被广泛用于治疗前肿瘤分子分型，参与靶向治疗选择性决策，以及在患者治疗过程中评估肿瘤动态和负荷变化，实时监测治疗的有效性，及监测患者机体的微小残留病灶、复发、预后评估、耐药的产生等多个方面。 /p p style=" text-align: center " img title=" 002.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/62a15883-e36d-4ace-9040-c9cb57d5a179.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 　　近10年CTC相关发表文章数 /strong /p p style=" text-align: center " strong img title=" 003.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/84f91e00-1c73-4c5f-9df4-e006551a4625.jpg" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 　　近10年ctDNA相关发表文章数[2] /strong /p p strong 　　技术的成熟催生了资本市场的火爆 /strong /p p 　　2015年，液体活检技术被《MIT Technology Review》评为年度十大科技突破之一。根据Piper Jaffray预测，2026年广义液体活检全球市场总容量约326亿美元，包括肿瘤领域286亿美元、无创产前诊断(NIPT)20亿美元、器官移植20亿美元。而2026年全球肿瘤液体活检市场容量可达286亿美元，其中早期筛查150亿美元、伴随诊断17亿美元、治疗监测50亿美元、复发监测69亿美元。[3] /p p 　　目前国外从事液体活检的主要公司包括：Grail、Guardant Health、Personal Genome、Trovagene、Genomic Health、Janssen Diagnostics、Qiagen、RainDance和Biocept等，其中不乏有Illumina、罗氏等巨头涉足其中，他们通过成立子公司或并购等方式，布局ctDNA领域，甚至完成大量融资来进行肿瘤早筛的临床研究。而国内的主要参与者包括华大基因、泛生子、达安基因、安诺优达、药明康德、贝瑞和康、诺禾致源等公司。涉及液体活检的基因检测公司早已被具有敏锐嗅觉的资本追捧，有些公司估值已经到了10亿以上。 /p p style=" text-align: center " img title=" 004.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/67d60a4d-daf4-4b9f-bd9f-a9724123dcf2.jpg" / /p p style=" text-align: center " img title=" 005.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/79e478b4-6cb8-4ef5-8536-3f19c3d37f9a.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 国外CTC、ctDNA、外泌体公司[4] /strong /p p 　　基于目前行业火爆的现状，业界对于液体活检市场未来的发展也普遍持乐观态度。2017年2月，MARKET RESEARCH FUTURE发布了《Liquid Biopsy Market Research Report Global Forecast to 2022》，该报告预测：2016年至2022年，全球液体活检市场将以21.6%的复合年增长率增长 成本效益和消费者偏好的改变，将推动市场的发展。[5] /p p 　 strong 　液体活检如何一步步成为时代焦点? /strong /p p 　　早在1000年以前，阿拉伯医生Abulcasis就发明了活检技术，该技术的好处是医生可以根据病灶组织学结构对病情做出判断。随着近几年测序技术的发展与成熟，医生还可以对患者的肿瘤组织测序，进而给出更加精确的诊断结果。 /p p 　　但随着科学家们对肿瘤研究的深入，他们发现在肿瘤的诊断和治疗过程中组织活检技术具有一定局限。 /p p 　　液体活检作为体外诊断的一个分支，通过收集患者的血液或尿液等对肿瘤等疾病做出诊断。其中ctDNA作为一种无创肿瘤标志物，被认为具有良好的发展前景，但当时在ctDNA的检测技术上仍面临一些问题，如敏感性不足、适用范围有限等。 /p p 　　这里就不得不提到一篇突破性的研究，2014年4月，发表在Nature Medicine杂志上的一篇研究报告中[6]，来自斯坦福大学医学院的研究人员就开发了一种高敏感性的ctDNA定量检测方法(cancer personalized profiling by deep sequencing，Capp- Seq) ，有助于解决敏感性、适用范围等困难。 /p p 　　参与该研究的Maximilian Diehn博士说：“我们的目标是开发出一种能够克服ctDNA领域两大关键障碍的方法：首先，极高的检测灵敏度，能够检测出血液中极少量的ctDNA 第二，能广泛应用于绝大多数癌种，适于临床应用。” /p p 　　即便是在晚期肿瘤患者体内，绝大多数的循环DNA(cfDNA)都来自于正常的、非癌性细胞。因此需要采用一种综合性的策略从血液中分离出循环肿瘤DNA(ctDNA)，检测ctDNA的变异情况。为了提高这一技术的灵敏度，研究人员在提取、处理和数据分析方面进行了优化。 /p p 　　研究人员将这种通过深度测序来进行肿瘤个体化变异分析的技术命名为CAPP-Seq。该研究报道了CAPP-Seq技术在非小细胞肺癌(NSCLC)中的应用，研究人员在NSCLC引入Capp-Seq技术，设计为能够覆盖在95%以上肿瘤中鉴别出的体细胞突变，利用该技术，研究人员能够在100%的II-IV期NSCLC患者及50%的I期NSCLC患者的血液中检测到ctDNA的存在。在检测突变率低至0.02%的等位基因突变时，该技术的特异性能够达到96%。 /p p 　　尽管本研究的样本源自罹患非小细胞肺癌的患者(包括大多数的肺癌，如肺腺癌、肺鳞状细胞癌和大细胞癌)，但研究者发现这种方法应该可以广泛适用于不同的实体瘤。未来，其应用场景将不仅局限于追踪肿瘤确诊患者的病情进展，还能够用于健康或高危人群早期的肿瘤筛查。 /p p 　　两年后，同样是斯坦福大学医学院的研究人员进一步开发出一种称为集成数字错误抑制(IDES)的校正方法，能够检测到频率低至0.004%的基因突变，相关研究于2016年5月刊登于国际杂志Nature Biotechnology上[7]。2014年时，Capp-seq技术的检测极限是0.02%，存在一定的错误率，为矫正这些错误，研究团队首先设计了一种分子标签技术，许多ctDNA检测开发者也采用这种方案来降低错误率。由于单链DNA和双链DNA分子标签技术各有优劣，双链DNA分子标签技术在降低错误上效果更佳，但效率不及单链DNA，因此不适合ctDNA量有限的样本。为此，斯坦福大学的研究人员着手设计出一种混合策略。首先，他们设计出测序接头，可用于单链和双链的分子标签 第二步，斯坦福的团队设计了一种计算工具，可以校正测序或PCR的系统错误。 /p p 　　随后，研究人员在NSCLC患者样本上验证了上述检测。首先，他们检测了41名晚期NSCLC患者的EGFR热点突变。从88个血浆样本中检测到412个EGFR变异，所有变异都已经通过肿瘤活检样本确认。接着，他们在参考细胞系上评估了检测的技术限制，创建了参考细胞系混合物，等位基因的变异频率在0.05-1.6%。他们发现，分子标签技术和计算校正方法是互补的，结合使用效果更佳。这种方法的理论检测极限是0.00025%。最后，他们利用这种方法来监控30名NSCLC患者中的突变(这些患者的肿瘤已经过基因分型)研究人员发现，他们能够检测到频率低至0.004%的突变。 /p p 　　在有了优秀的技术后，斯坦福大学的科研人员创立了Capp Medical公司，致力于通过基因组学的方法来检测患者肿瘤类型。 /p p 　　而另一边，跨国公司罗氏早在几年前就已经开始着手开发基因组学检测肿瘤的新方法。2008年罗氏公司以34亿美元的价格收购了Ventana Medical Systems公司，迈出了基因检测肿瘤患者的第一步。 /p p 　　2015年4月，研发出CAPP-seq技术的团队以及其归属的Capp Medical公司也被罗氏收于麾下，不难看出罗氏希望在液体活检这一领域继续深入的决心。 /p p 　　罗氏公司拥有世界上最强大的肿瘤研发部门，在获得了优秀的团队和技术的条件下，自然是如虎添翼。2017年5月8日，罗氏宣布在全球推出AVENIO ctDNA分析试剂盒，其能针对靶向用药、耐药机制研究、动态监测三个不同临床应用方向，推出了三款Panel，包括AVENIO ctDNA Targeted Analysis Kit、AVENIO ctDNA Expanded Analysis Kit及AVENIO ctDNA Surveillance Analysis Kit。此三款Panel可以全面的检测包括SNP、InDel、SV及Fusion在内的肿瘤变异类型，并且匹配后续的数据分析服务器、分析软件，提供一站式的ctDNA检测整体解决方案。这款产品结合了肿瘤液体活检的便捷性与NGS的高效性，能够帮助研究人员自行完成检测及分析。同时，多项研究结果验证了AVENIO ctDNA分析试剂盒在不同的实验室均能保持良好的稳定性和可重复性。 /p p style=" text-align: center " img title=" 007.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/f0ad901c-cf56-4b6e-a67e-9da1b8af7e25.jpg" / /p p 　　基于NGS方法检测的三款试剂盒可广泛应用于肿瘤学研究： /p p 　　AVENIO ctDNATargeted试剂盒是基于靶向捕获测序技术的肿瘤液体活检基因分型检测试剂盒，包含17个NCCN等权威指南推荐的基因，用于肺癌、结直肠癌、胃癌、乳腺癌等多种肿瘤靶向用药基因检测。 /p p 　　AVENIO ctDNA Expanded 试剂盒是基于靶向捕获测序技术的肿瘤液体活检基因分型检测试剂盒，包含77个NCCN等权威指南推荐的基因及临床研究热点基因，可应用于肺癌、结直肠癌、胃癌、乳腺癌、卵巢癌等多类肿瘤耐药机制研究。 /p p 　　AVENIO ctDNASurveillance试剂盒是基于靶向捕获测序技术的肿瘤液体活检试剂盒，包含NCCN等权威指南推荐基因在内的197个基因，用于肺癌和结直肠癌等肿瘤突变负荷长期监测研究 /p p 　　在这儿不得不提到罗氏强大的战略思维和长远眼光。从早年的Genetech到液体活检领域的“祖师爷”Capp-seq技术，罗氏优秀的投资和并购策略让其在生命科学领域成为了强大的中流砥柱。 /p p strong 　　液体活检技术的缺点及行业壁垒 /strong /p p 　　凭借一管血液来检测肿瘤是数十年来全球医学界共同的梦想。而液体活检技术能利用各种检测手段从血液中捕捉肿瘤相关基因变异信息，用于肿瘤分子分型、靶向用药、耐药机制研究、复发监测等，可避免传统组织检测方法难以解决的肿瘤异质性问题、无法实时动态监测等局限。 /p p 　　尽管如此，液体活检技术还存在一定的技术缺陷。对于肿瘤早期筛查而言，CTC和ctDNA检测都面临的一个共同挑战，即二者DNA浓度较低，对检测技术的灵敏度要求极高。其次，液体活检的另一个挑战来自成本。在高成本的基因检测领域中，价格因素可能会影响液体活检的广泛应用。第三个挑战是液体活检并不适用于所有类型的肿瘤，由于血脑屏障会阻碍ctDNA进入血液，比如，胶质母细胞瘤释放到外周血中的ctDNA极低，并不适合液体活检。 /p p style=" text-align: center " img title=" 008.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/9ef9005c-1ea0-4b3c-b02b-7df5a7dbad43.jpg" / /p p 　　除了技术层面的问题以外，将液体活检研究成果转化为临床应用仍面临几个关键的壁垒。 /p p 　　一、缺乏检测标准，从Panel设计中基因位点的选择、实验过程中的质控标准建立、生物信息学分析流程的标准化，以及变异解读中数据库的选择，不同实验室之间并未形成统一的标准，检测结果可比性不强，因此，目前这种检测方法进入常规临床检测存在着一定障碍。标准化的试剂盒、规范化的数据分析流程、专业的遗传咨询解读，以及全流程整体解决方案是液体活检在临床广泛应用的前提。 /p p 　　二、患者或消费者的经济承受力。包括我国在内的许多国家并未将液体活检纳入医保报销范围内，而液体活检产品往往价格不菲。此外，肿瘤液体活检并未纳入肿瘤患者管理的标准临床指南中，这进一步影响了保险机构的承保决定，阻碍了液体活检的普及。 /p p 　　三、基础研究人员和临床医生间的信息互通。基础研究是液体活检技术发展的基石，而临床医生则负责落实患者的具体治疗方案，双方是否能够非常顺畅地交流信息，并且对于患者的检测报告以及治疗方案达成共识，这直接决定了液体活检技术能否真正让患者获得更好的个性化治疗。 /p p 　　随着检测手段的不断进步，检测灵敏度和稳定性的逐步提高，技术瓶颈终将突破，监管政策也将逐步完善。 /p p strong 　　科学研究仍未停止脚步 /strong /p p 　　2017年关于液体活检的研究依然如火如荼地进行，世界各地不断出现重磅级的研究成果。 /p p 　　今年不得不提到8月份NEJM杂志刊登了香港中文大学的卢煜明(Dennis Lo)教授的重磅级研究成果。 /p p 　　由于ctDNA在血液中的含量非常低，因此卢煜明教授带领其研究团队将研究对象转为会引起鼻咽癌的EB病毒的DNA。研究人员优化了筛查方法，结果显示，该种方法有效提高了鼻咽癌的早期检测和生存率。[8] /p p 　　EB病毒与鼻咽癌的发生有密切相关性，因此实验设计寻找从肿瘤进入血液大量的病毒DNA，而不是癌细胞本身的DNA。研究人员在约2万名进行筛选的男性中，发现1112人(5.5%)检测出病毒DNA。其中309人在一个月后进行了验证性实验。通过内窥镜检查和核磁共振检查后，确认34人得了肿瘤。34种肿瘤中有16例是非常早期的，这种肿瘤在早期阶段不会有任何症状。三年后，除了一个病人外，所有的病人都活了下来，在接受标准放疗后没有肿瘤的迹象。相比之下，通常只有70%的鼻咽癌患者能够存活。 /p p 　　使用肿瘤筛查也能够改善很多肿瘤患者的生存率，但研究人员认为肿瘤筛查的费用较为昂贵，据统计593名个体共需要花费28600美元来筛查一种肿瘤。要知道在诸如美国等地方，鼻咽癌非常罕见，用过高的花费来筛查鼻咽癌显得没有必要。而这种通过检测EB病毒DNA的液体活检筛查技术非常具有潜力，未来能够帮助挽救众多肿瘤患者的生命。 /p p 　　另外，8月14日，发表在Cancer Cell杂志上的一篇研究报告中，来自荷兰阿姆斯特丹自由大学医学中心的研究人员设计了一种新型的液体活检途径，即通过检测被循环血小板(circulating platelets)吸收的肿瘤RNA。这种名为thromboSeq的新型检测技术能够以接近90%的准确率对非小细胞肺癌进行诊断[9]。 /p p 　　研究人员表示，thromboSeq技术可以检测到血小板中约5000种不同的RNA分子，通过不断优化它的RNA基因panel(panel of RNA genes)，最终找到了少数能够预示肿瘤的RNA。研究人员利用这一检测方法对血液样本进行了测试，以确定其在肿瘤诊断中的准确性。结果证实，thromboSeq诊断早期肿瘤的准确率为81%，诊断晚期肿瘤的准确率为88%。在一个匹配年龄、吸烟状况和血液存储时间的验证对照组中，该方法的准确率高达91% 研究人员表示，这种新型技术未来有望进入临床试验中。 /p p 　　2017年10月，一项发表在国际杂志Nature Materials上的研究报告中，来自加州大学圣地亚哥医学院、穆尔斯肿瘤中心和中山大学癌症研究中心等机构的研究人员基于对包含循环肿瘤DNA(ctDNA)的血液样本进行研究，开发了一种用于肝细胞癌早期诊断和预后判断的新型液体活检技术[10]。 /p p 　　该研究中研究者共使用了1098例肝癌患者和885例正常人的临床样本数据。首先根据肝癌样本和正常样本的临床数据，从485，000个甲基化标记(来源于TCGA数据库)中筛选出了1，000个甲基化标记，随后挑选出扩增效率较高及甲基化特征多样化的401个甲基化标记进行深入研究。通过计算机深度学习715个肝癌患者ctDNA和560个正常样本的临床数据后，从401个甲基化标记中筛选出了10个甲基化标记，建立了肝癌的综合诊断模型cd-score。随后研究人员针对1049例肝癌患者的临床数据进行分析，得到综合预后模型cp-score(combined prognosis score)，并拟合出了Kaplan–Meier 曲线。研究发现，预后情况不同的肝癌患者其cp-score具有显着不同。多变量分析显示cp-score和风险分级密切相关，并且可以作为一个独立的风险因子用于肝癌的风险分级。 /p p strong 　　逐渐完善的监管政策 /strong /p p 　　除了有技术上的突破，近年来国家在政策上对于包括液体活检在内的测序行业也逐渐利好。 /p p 　　目前我国对于基因检测项目进入临床，实行的是双重监管。根据CFDA 在2014 年1 月公布的《食品药品监管总局办公厅关于基因分析仪等三个产品分类界定的通知》，基因测序诊断产品(包括基于测序仪及相关诊断试剂和软件)，符合医疗器械的定义，应作为医疗器械管理，其中测序反应通用试剂盒(测序法)划为I 类医疗器械管理产品，基因测序仪作为III 类医疗器械管理。 /p p 　　2015年4月国家卫计委发布了《关于开展肿瘤诊断与治疗高通量测序检验(多基因检测)室内质量评价预研的通知》，2015年7月卫计委又发布《药物代谢酶和药物作用靶点基因检测技术指南(试行)》和《肿瘤个体化治疗监测技术指南(试行)》。 /p p 　　总的来说，所有仪器设备，试剂归CFDA 报批管理，临床实验归属卫计委管理。 /p p style=" text-align: center " img title=" 009.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/ef35b33c-6d37-430a-94d6-981e3f1b8e8e.jpg" / /p p 　　经历了“全面叫停”后，近年来国家政策对于基因测序、精准医疗行业的发展起了很大的推动作用。2015年3月卫计委发布《国家卫生计生委医政医管局关于肿瘤诊断与治疗项目高通量基因测序技术临床应用试点工作的通知》，试点包括了14家医疗机构和6家第三方检验实验室。另外还发布了以肿瘤个体化治疗、药物代谢酶及作用靶点基因检测的技术指南，旨在规范化推广相关技术。 /p p 　　2016年4月国家发改委下发了《关于第一批基因检测技术应用示范中心建设方案的复函》正式批复27个省市发改委关于基因检测技术应用示范中心的建设方案。 /p p 　　2017年1月，国家发改委正式印发了《“十三五”生物产业发展规划》，明确了基因检测能力覆盖50%以上出生人口的目标，强调了以个人基因组信息为基础，结合蛋白质组、代谢组等相关内环境信息，整合不同数据层面的生物学信息库。 /p p 　　2017年11月，CFDA和卫计委联合颁布《医疗器械临床试验机构条件和备案管理办法》，规定了对列入需进行临床试验审批目录的第三类产品，应当在三级甲等医疗机构专业范围内开展临床试验 规定开展创新医疗器械产品或需进行临床试验审批的第三类医疗器械产品临床试验的主要研究者应具有高级技术职称并且参加过3个以上医疗器械或药物临床试验等等。 /p p 　　综合来看，国内政策对于液体活检和其他基因测序产品，经历了“叫停”、“试点”、“规范发展”三个阶段，未来的市场仍有很大的空间。 /p p 　　令人振奋的是，2017年11月，FDA在一个月内先后批准了纪念斯隆凯特琳癌症研究中心的多基因检测分析产品MSK-IMPACT?，以及Foundation Medicine 的 FoundationOne CDx，这两款产品的获批在美国甚至全球都具有相当重要的意义。 /p p 　　从FDA的审批标准中，我们不难看出对于肿瘤基因检测产品，FDA在检测结果的精准性、数据的管理更新过程、和报告解读能力三个方面均高度关注，这也是给国内从业者的一些启示。 /p p 　　CFDA对于国内的政策制定，很大程度上都会借鉴FDA的做法，包括目前对于基因检测临床的双重监管等，而FDA在批准基于NGS的肿瘤检测产品的实践中，已经踏出了重要的一步。这个消息公布后，对于业内人士来说是机会和挑战并存，但对于整个行业来说，无疑是前景大好。 /p p strong 　　结语 /strong /p p 　　液体活检是一项富有挑战性的新技术，在肿瘤精准医学中扮演着越来越重要的角色。随着检测技术的标准化，检灵敏度和特异性的提高，液体活检将成为肿瘤诊断的重要技术手段。液体活检要广泛进入临床应用，不仅需要检测技术灵敏度和特异性的提升、临床研究的广泛积累，还需要建立相应的检测标准、建设规范的监管体系。 /p p 　　如今，越来越多的科研单位和企业已投身该领域，2017年即将结束，相信2018年液体活检技术将在肿瘤分子分型、靶向用药、耐药机制研究、复发监测，甚至肿瘤早期筛查等多个领域实现不断地突破与发展。 /p p 　　参考资料： /p p 　　[1].《肿瘤液体活检市场初成预计中国市场规模200亿》，21世纪经济报 /p p 　　[2].数据来源Pubmed数据库 /p p 　　[3].数据来源Piper Jaffray测算 /p p 　　[4].数据来源火石hsmap /p p 　　[5].Liquid Biopsy Market Research Report Global Forecast to 2022， MARKET RESEARCH FUTURE /p p 　　[6].An ultrasensitive method for quantitating circulating tumor DNA with broad patient coverage. 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清华大学药学院胡泽平课题组应邀发文系统总结了代谢组学和代谢流分析技术的最新研究进展，及其在肿瘤药理学应用中的重要研究进展，包括发现抗肿瘤药物靶点以及生物标记物、揭示药物作用机制和耐药机制、促进精准治疗等。值得一提的是，该综述首次系统地总结绘制了代谢流分析中各种稳定同位素标记示踪物的工作原理及其应用(详见图2)，这将为代谢流分析技术在代谢研究领域和肿瘤药理中的广泛应用起到重要的推动作用。　　增殖中的肿瘤细胞通常以代谢重塑的方式来提供更多的生物能量和物质，以满足其自身快速增殖的需求。譬如，沃伯格效应(Warburg effect)描述了即便是在有氧的情况下，肿瘤细胞仍然会上调糖酵解途径，并产生更多的乳酸。深入理解肿瘤中的代谢重塑对于我们发现新型治疗靶点，开发抗肿瘤药物有着重大的启示作用 而代谢组学和代谢流技术的发展则极大地促进了我们对于肿瘤代谢的理解。代谢组学能够给我们提供某一静态时刻下的大量代谢物信息，而代谢流分析能够动态地告诉我们某一代谢通路的流量变化。代谢组学和代谢流相辅相成，为我们理解肿瘤代谢打开了全面且动态的崭新视角。　　图1. 基于液相色谱-质谱的代谢组学-代谢流分析流程简图　　代谢组学分析主要分为三步骤：样品制备、数据采集、和数据处理分析与生物学意义阐释。生物样本经过提取处理后，通过色谱-质谱(mass spectrometry, MS)联用或核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)来对代谢物进行分析和数据采集。简要数据处理则主要包括通过火山图和热图呈现代谢物的丰度和倍数变化，对代谢物进行通路富集分析。后续则可选择使用同位素标记的代谢流分析来揭示代谢通路的动态变化，并使用体外或者体内模型来进行代谢重塑的功能和机制验证。近年来的代谢组学技术取得一些重要进展，如胡泽平课题组发展的可用于极微量样本(如1,000-5,000个造血干细胞或者60个卵母细胞)的超灵敏代谢组学技术和Sabatini课题组发展的线粒体代谢组学等，都推动了代谢组学在代谢生物学和肿瘤生物学中的应用。　　代谢流分析(metabolic flux analysis, MFA)可以动态地揭示代谢通路的流量变化。当一个代谢物产生积累时，可能是由于其生产的增加或者是消耗的减少。基于稳定同位素示踪法的MFA则可以帮助我们测量代谢流量：带有稳定同位素标记的代谢物经过生化反应，则会导致下游代谢产物的标记，产生在特定位置被同位素标记的M+1,… ,M+n代谢物。通过分析下游代谢物的标记模式及被标记代谢物的量，我们可以计算得出感兴趣的代谢通路的流量速度和方向信息。　　图2. 稳定同位素标记示踪剂标记葡萄糖代谢通路(节选部分)　　例如图2(A)中全13C标记的葡萄糖经过糖酵解反应，生成糖酵解终产物丙酮酸。丙酮酸又可经丙酮酸脱氢酶生成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环(TCA cycle)。另外，葡萄糖作为磷酸戊糖途径和丝氨酸生物合成的底物，可以标记这两条代谢途径中的中间产物。通过分析特定通路的下游产物标记，我们可以得到在某段时间内的代谢流量。图2(B)则展示了全13C标记的葡萄糖通过糖酵解代谢为丙酮酸后，可以通过丙酮酸脱氢酶和丙酮酸羧化酶两种方式进入三羧酸循环，从而产生M+2以及M+3的TCA中间产物，进而我们可以分析得到两种酶所介导的不同通路信息。　　代谢是高度复杂且受严密调控的动态变化网络。除了基于特定酶、转运体的调控外，通路之间可以通过同一中间产物而产生关联。如果能找到肿瘤细胞中相较于正常细胞而特定依赖的代谢通路，那么我们就可以精确地靶向肿瘤细胞进行治疗和干预。　　　图3. 促进肿瘤细胞生长的代谢通路及潜在治疗靶点　　图3.展示了细胞中复杂的代谢通路，包括葡萄糖的代谢(糖酵解、磷酸戊糖途径)、脂肪酸代谢、核苷酸的合成、叶酸代谢等，其中特别标记了值得调控的关键酶和转运体，以及针对这些作为靶标已进入临床试验或者已经被FDA批准的小分子药物。譬如，在胶质瘤中曾报道过突变的异柠檬酸脱氢酶(IDH)可以介导肿瘤代谢物2-羟戊二酸(2HG)的产生，展示了IDH作为抗肿瘤靶标的潜力，从而引发IDH抑制剂的开发、获批与应用。　　代谢组学与代谢流分析也可以在肿瘤药物研发中发挥重要作用，并可贯穿于每一步中：从发现靶点到理解药物作用机理，从耐药机制研究到指导精准治疗。　　经过代谢组学分析后，差异代谢物和代谢通路可引导发现潜在的生物标记物和可靶向的代谢依赖性和弱点。潜在的生物标记物可帮助肿瘤的早期诊断、预后和药物有效性预测。通过结合代谢流分析，代谢靶标可以帮助新药研发，或者是帮助科研人员更好地理解现有药物的作用机制，以及如何产生耐药，从而改善现有疗法。药理代谢组学可以用于指导精准治疗 饮食干预疗法则可以作为药物治疗的辅助手段。　　图4.代谢组学和代谢流分析技术在肿瘤药物研发和药理学中的应用　　尽管代谢组学和代谢流分析极大拓展了我们对于肿瘤生物学的理解，但是领域中依旧存在诸多技术挑战和瓶颈，比如灵敏度不足、精准度不够、难以进行代谢流分析，以及至今无法实现真正意义上的单细胞代谢组学(特别是由于灵敏度的技术瓶颈)等等。相关的技术进步和新型方法开发都将进一步促进代谢组学和代谢流分析技术在不同生物医学背景下的应用。下一阶段的研究需要更好地整合、利用所获取的代谢重塑表型和机制信息，将其转化成更好的抗肿瘤疗法。药物研发方面需要更多地关注肿瘤微环境，尤其是肿瘤细胞与免疫细胞之间的代谢相互作用。多组学整合的应用，包括基因组学、蛋白组学、代谢组学等，将有助于加深我们对于肿瘤生物学的理解和利用，进一步加速抗肿瘤药物的研发。　　以上综述文章于2021年3月1日应邀在线发表于国际知名学术期刊《药理学&治疗》(Pharmacology & Therapeutics)，题为《代谢组学、代谢流分析与肿瘤药理学》(Metabolomics, metabolic flux analysis and cancer pharmacology)，此前，胡泽平课题组曾于2019年获邀在国际知名临床药理期刊《临床药理学&治疗》Clinical Pharmacology & Therapeutics发表代谢组学技术及其在临床药理中应用的相关综述。　　清华大学药学院胡泽平研究员与烟台大学药学院王洪波教授为本文通讯作者，2016级药学院本科毕业生梁凌帆与胡泽平课题组2020级博士研究生孙菲分别为本文第一、第二作者。本研究得到了国家自然科学基金委糖脂代谢重大计划重点项目(92057209)、基金委面上项目(81973355)、国家科技部重点研发计划(2019YFA0802100-02, 2020YFA0803300)、清华-北大生命科学联合中心、北京市高精尖结构生物学中心的资助。　　点击链接，阅读原文：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0163725821000292

传统医学模式正进入到代谢组学、基因组学、蛋白质组学等多组学整合分析的精准诊断时代。以高性能质谱为核心的多组学研究已成为各类疾病筛查、早期诊断、治疗监测和预后评估的生物标志物创新发现的关键技术平台。近年来，慢病的发病率和死亡率持续走高。利用慢病大规模人群队列，结合质谱检测技术发现新型生物标记物，可以为慢病的防治提供新的线索和手段。为促进相关人员深入了解质谱技术与慢病标记物研究进展，掌握相关应用知识，仪器信息网将于2022年7月15日召开“质谱技术与慢病标记物研究”网络会议，邀请业内专家和仪器厂商，聚焦慢病队列、质谱检测技术和生物标记物发现等热点研究领域分享报告。会议日程7月15日下午 质谱技术与慢病标记物时间报告主题报告嘉宾14:00-14:30代谢异常与肿瘤发生常江 华中科技大学 教授14:30-15:00基于高精度质谱技术的蛋白质修饰解析刘小云 北京大学 研究员15:00-15:30安捷伦整合生物学解决方案-基于靶标代谢组学与代谢流技术用于临床疾病表型研究詹舜安 安捷伦科技（中国） 大中华资深液质应用专家15:30-16:00因果推断及在医学研究中的应用余勇夫 复旦大学 研究员16:00-16:30代谢组学驱动的代谢性疾病早期标记物发现房中则 天津医科大学 教授报告嘉宾（按报告时间顺序）参会方式（手机电脑均可） 1、官网免费报名（点击此处链接或扫描下方二维码，报名听会）； 2、报名成功，通过审核后您将收到通知； 3、会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。扫一扫，进入会议页面免费报名听会

DNA甲基化是哺乳动物基因组中最常见的表观遗传事件之一，即DNA中核苷酸与甲基基团的共价修饰[2]。DNA甲基化与人的生命进程有着密不可分的关系。细胞的增殖与分化、染色体完整性的维护或者X染色体的活性等等都离不开DNA甲基化的控制，DNA甲基化流程在胚胎发育中是无处不在的[1]。如果DNA甲基化进程出现异常，会导致生物体出现各种各样的疾病以及身体的生长缺陷或生理紊乱。DNA与蛋白质之间的相互作用如果出现异常，会影响基因的表达，从而引起人体内肿瘤的发生或者肿瘤的转移，这一切的源头都是DNA甲基化进程出现异常的结果[3]。DNA甲基化酶是肿瘤治疗靶点DNA甲基化酶是一种修饰酶，经常与限制性内切酶一同出现。在真核生物基因组以及原核生物基因组中，普遍存在DNA甲基化酶维持以及催化DNA甲基化过程的现象。DNA甲基化酶被广泛认为是一种治疗靶点以及预测生物甲基化过程的标志物，在单细胞水平上准确灵敏地检测DNA甲基化酶对于肿瘤医学上的临床诊断以及临床治疗甚至是生物学研究有着至关重要的作用。根据甲基化的核苷酸和位置被分为三组，即腺嘌呤的甲基化、胞嘧啶的4-N甲基化和胞嘧啶的5-C甲基化。所有已知的DNA甲基化酶在其甲基化过程中以s-腺苷甲硫氨酸作为甲基供体。最常见的DNA甲基化不仅发生在胞嘧啶嘧啶环5-C位置的CpG位点上，还发生在对称四核苷酸5’-G-A-T-C-3’ 中腺嘌呤环的6-N位置[4,5]。传统DNA甲基化酶检测方法有局限 DNA甲基化酶活性的高灵敏度检测在基因调控、表观遗传修饰、临床诊断和治疗等方面具有重要意义。传统用于检测DNA甲基化酶活性的方法包括高效液相色谱法(HPLC)[6], 聚合酶链反应(PCR)[7]，凝胶电泳[8]，高效毛细管电泳(HPCE)[9]，以及使用同位素标记的s-腺苷甲硫氨酸甲基化检测[10,11]。尽管这些技术在实验室实践中被证明是有用的，但它们具有局限性。例如，大多数技术不仅使用笨重昂贵的设备，而且需要复杂的样品制备和数据分析所需的大量时间。同位素标记等技术是有效的，但它们往往需要费力的样品制备、同位素标记、复杂的设备和大量的DNA，使得它们不适合在医护点使用。所以，DNA甲基化酶活性检测迫切需要简单、便携、高灵敏度和低成本的检测方法。在最近的技术进步中，许多替代的DNA甲基化酶活性测定方法，如放射法、比色法、荧光法、电化学法等已被提出。此外，其中许多与纳米材料或酶结合，以显著提高它们的敏感性。放射法、蛋白质纳米孔等新型检测技术兴起 放射法：同位素标记作为最早检测DNA甲基化酶活性的方法之一，早期广泛应用于检测DNA甲基化酶和DNA甲基化的活性[12,13]。在由DNA甲基化酶催化的甲基化过程中，同位素标记的甲基部分转移到DNA上，从而赋予甲基化的DNA放射性。这种放射性可以很方便地用闪烁计数器或放射自显像仪来检测。可惜的是，放射性试剂的介入是限制这种试验在中央实验室进行的最大缺点。对无辐射DNA甲基化酶活性检测的研究导致了甲基化特异性PCR[14]、HPCE[9]和HPLC等替代品的发展[7,14]，而甲基化特异性PCR被认为是较好的方法。尽管非放射性，上述DNA甲基化酶活性检测需要庞大且通常昂贵的设备，冗长且耗时的样品制备和数据分析，以及繁琐的检测方案，这在临床实践中也比较难以实现全覆盖。比色法：比色法用于DNA甲基化酶活性检测依赖于颜色变化的目视观察或与DNA甲基化酶相关的吸收光谱的光谱测量。它们具有成本低、简单、可移植性和在某些情况下无需仪器的优点。虽然紫外-可见光谱法可以量化DNA，但甲基化和未甲基化DNA在紫外-可见吸收特性上的低灵敏度和不显著差异基本否定了紫外-可见光谱法直接检测DNA甲基化酶活性[15~17]。金纳米粒子：金纳米粒子(AuNPs)由于其表面的等离子体共振吸收的高消光系数且强依赖于粒子间距离，在DNA甲基化酶活性检测的比色法研究中引起了广泛关注。如图1 所示，金纳米粒子表面包覆有双链DNA (ds-DNA)，其中一条链包含DNA甲基化酶识别序列和5’-硫醇末端。在DNA甲基化酶存在的情况下，如图1 B 所示，DNA甲基化酶被共价标记在ds-DNA中碱基环的6-C位置，因为在5-N位置缺乏一个质子阻止了β-消除，甲基化的DNA不能被核酸外切酶 ExoⅠ剪切，因此金纳米粒子仍然均匀地分散在溶液中 [18]。从而实现DNA甲基化酶活性的检测。结果表明，在526 nm处，金纳米粒子聚集物的吸光度与DNA甲基化酶的活性呈2 ~ 32 U / mL的线性关系，检出限为0.5 U/ mL。图1. (A)基于ABP的比色生物传感器的示意图(B) DNA甲基化酶的检测机制 荧光法：荧光指吸收激发荧光团的光，以促进电子从基态到激发态，电子迅速地回到激发态的最低能级，然后当电子最终返回基态时，发出波长较长的光。与其他DNA甲基化酶活性测定法相比，荧光法检测DNA甲基化酶活性的优点是检测过程简单，灵敏度高，但其复杂的光学性能限制了其在集中实验室的应用[19~20]。图2. 基于外切酶的靶循环的DNA甲基化酶活性检测原理图电化学法：电化学生物分析技术的发展一直是现代分析化学研究的热点之一。电化学法用于DNA甲基化酶分析包括测量电流、电压、电荷和电阻等电量，以反映DNA甲基化酶的活性。与许多其他类型的DNA甲基化酶活性的检测相比，它们具有低成本、高灵敏度、执行现场监测的能力以及非常适合微型化和集成微制造技术的优点[22~23]。Zhi-Qiang Gao等人在2014年报道了一种简单、高灵敏度的DNA甲基化酶电化学活性测定方法。该方法采用电催化氧化抗坏血酸(AA)的信号放大手段，通过一个螺纹插层N,N -2(3-丙基咪唑)-1,4,5,8-萘二酰亚胺(PIND)电催化氧化还原Os(bpy)2Cl+ (PIND-Os)，包含5’-CCGG-3’ 对称序列的ds-DNA首先固定在金电极上。然后用DNA甲基化酶孵育电极，经过酶催化特定CpG二核苷酸的甲基化，然后用识别5’-CCGG-3’ 序列的限制性内切酶 Hpa II 剪切酶处理电极，从而实现DNA甲基化酶活性检测的目的[24]。图3. DNA甲基化酶活性的检测原理示意图蛋白质纳米孔：蛋白质纳米孔检测技术是在单分子水平上以低成本、无标签和高通量的方式研究生物分子的检测技术。近年来，纳米孔技术正从生物传感的角度进行研究[25]。应用于核酸特征鉴定、化学反应过程的测量、蛋白质分析、疾病相关蛋白状态的检测以及酶动力学的研究等[26]。α-溶血7素是一种蛋白质纳米孔，它自发地插入到脂质双层膜中，形成一个纳米孔[27]。当一个带电分子在外加电势下通过蛋白质纳米孔时，它会引起离子电流的瞬态变化，电流变化事件被记录下来。被分析物可以通过当前电流发生的频率进行量化，特征电流信号则可以揭示被分析物的各种特征[28~30]。该检测方法不需要对DNA探针进行任何化学修饰，既方便又节约成本，减少了样品消耗。 图4. 用于分析DNA甲基化酶活性的纳米孔试验的示意图 在过去的十几年中，DNA甲基化酶活性的检测取得了重大进展。有几种方法有希望可在临床检测，使得该方法在用于癌症诊断、预后和治疗方面显示出了希望。比色法依赖于颜色变化的目视观察或与DNA甲基化酶相关的吸收光谱的光谱测量，具有成本低、简单、可移植性和在某些情况下无需仪器的优点，但是检出限相对较高。荧光法检测DNA甲基化酶活性的检测过程简单，检出限相对理想，但其复杂的光学性能以及昂贵的仪器设备限制了其在生活中的应用。电化学法由于需要构建较复杂的反应电极材料而使得其在临床上受到了一定的限制。蛋白质纳米孔的检测方法不需要对DNA探针进行任何化学修饰，既方便又节约成本，减少了样品消耗，检出限相对较为理想，并且已经成功应用于人类血清样本。这类检测可能最终为常规DNA甲基化酶活性的检测和分子诊断打开大门，为疾病的管理和诊断带来新的前景。 作者：王家海、骆 乐 作者简介：王家海，博士，教授，硕士生导师/博士生导师，广州大学化学化工学院；分析化学专业；主要研究领域为“基于核算纳米结构为信号传导载体的纳米孔传感器”；在核酸探针和仿生纳米孔两方面开展了一系列分子识别的工作，也为将来进一步开展分析化学研究打下了坚实的基础，期间积累了多种前沿分析方法和技术：仿生纳米孔制备和检测；微纳米加工技术；核酸探针人工合成技术。参 考 文 献 [1] 陈晓娟,闫少春,邵国,等.人DNA甲基化转移酶的分类及其功能[J].包头医学院学报,2014,30(04):136-138.[2] Das PM, et al. 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p 　　赛默飞11月18日宣布，已与诺华和辉瑞达成一项长期协议，以开发和商业化非小细胞肺癌鉴别诊断检测中基于新一代测序NGS的多种标记物，以用于非小细胞肺癌多个药物开发项目中。 /p p 　　赛默飞将利用其离子PGM Dx系统和Oncomine试验开发此项鉴别诊断检测。美国FDA将离子PGM DX划分到II类医疗器械名单中，但是此名单中不包括分析肿瘤样品体细胞突变的器械。 /p p 　　他们的测序平台和试验利用离子AmpliSeq技术，该技术需要至少10纳克的福尔马林固定-石蜡包埋组织。 /p p 　　诺华肿瘤学发展和医疗事务全球主管Alessandro Riva在声明中说：“我们期待这种合作和该技术的潜力能够在未来提高患者对临床试验和治疗的能力，也包括那些不太常见的肿瘤突变类型。” /p p 　　赛默飞生命科学产品和服务业务总裁 Mark Stevenson提到：“通过本协议将产生一个模式的转变—从一个检测对应一种药物，到一个检测对应多个非小细胞肺癌的治疗，代表着向实现精准医疗承诺迈出的显著一步。” /p

在一项最新研究中，日本名古屋大学医学院研究团队发现，基质细胞衍生因子4（SDF-4）蛋白是一种可靠的肿瘤标志物，其检测胃癌的准确率接近90%。　　目前，检测胃癌、结直肠癌和乳腺癌等癌症的血液检测方法使用的肿瘤标志物包括CEA和CA19-9等，并不能准确检测所有癌症。此外，其他标记物也存在昂贵的测量成本或侵入性测试方法等缺点。　　研究人员调查了癌症细胞分泌的蛋白质，确定SDF-4是一种有潜力的候选标记物。当他们测量癌症患者和健康人士血液样本中SDF-4的浓度时，发现癌症样本中SDF-4的水平升高，癌症患者的血液样本包括来自癌症患者的胃、食道、结肠直肠、胰腺、乳腺和肝的样本。　　癌症诊断的敏感性和特异性非常重要。敏感性显示检测能在多大程度上发现患者所患疾病；而特异性则显示检测患者罹患某一疾病的可能性。通过测试蛋白质SDF-4，研究团队发现它的敏感性为89%，特异性为99%，超过了传统肿瘤标志物在识别癌症患者中的敏感性（CEA仅13%；CA19-9为17%）。　　此外，研究团队在胃癌Ⅰ期患者的样本中也发现了高水平的蛋白质SDF-4，这表明医生或许可借助它在症状刚出现时发现癌症。

10月6日，中国科学院上海营养与健康研究所孙宇研究团队在Oncogene上，发表了题为Targeting epiregulin in the treatment-damaged tumor microenvironment restrains therapeutic resistance的研究论文。该研究发现了微环境中全新的衰老相关分泌因子在组织微环境中的产生基础以及其对肿瘤恶性进展的作用机制。细胞衰老是一种独特的细胞状态，具有多种明确且稳定的细胞特征。其中，衰老相关分泌表型（Senescence-associated secretory phenotype，SASP），使其在微环境中可对其他细胞发挥复杂的信号传递功能。老年人群中，包括慢性炎症形成过程以及肿瘤微环境的局部空间内，SASP这一分泌表型对多种疾病的进展均造成重要的病理作用。因而，探究SASP相关因子以及其在肿瘤等疾病的组织微环境中发挥功能的分子机制和干预途径，对老年疾病的临床治疗具有深远的指导意义。该研究通过对人类原代基质细胞进行基于结合当前临床化疗胁迫压力的体外药物模拟处理，确认了epiregulin（EREG）在DNA损伤类型的衰老诱导条件下显著表达上调，而尚未有报道该因子与微环境中衰老细胞之间存在关联。同时，研究对临床前列腺癌及乳腺癌患者化疗前后癌症样本的分析，发现EREG在衰老的癌旁基质细胞中显著上调表达。机制上，DNA损伤导致基质细胞中转录因子NF-κB等发生核转位并结合在EREG启动子区多个位点，进而促进EREG在细胞衰老后表达上调。研究人员注意到其他衰老相关因素（转录因子C/EBP激活，DNA空间开放度变化及表观遗传修饰改变）对EREG转录具有促进作用。 在肿瘤微环境中，衰老细胞释放的EREG通过与其附近的癌细胞表面EGFR受体结合激活包括MAPK、AKT/mTOR及JAK/STAT等多条下游信号通路，从而诱发癌细胞增殖、迁移、侵袭等恶性表型，并造成癌细胞显著的耐药能力。RNA-Seq分析发现，一种泛素连接酶MARCHF4在基质EREG激活的癌细胞中显著表达上调。MARCHF4可使癌细胞E-cadherin表达下调并抑制癌细胞凋亡，导致肿瘤耐药现象发生。小鼠模型中，EREG单克隆抗体及EGFR单克隆抗体的联用显著降低肿瘤体积，并显著延长了小鼠无病进展生存期。癌症患者体内微环境中EREG的表达水平与其临床治疗后阶段的长期生存之间存在显著的负相关，并可作为对患者（包括多种癌型）预后的新型的标记物。 该工作发现并阐释了微环境中的衰老相关分泌因子EREG在肿瘤微环境中的病理功能及调控机制，并揭示了其在将来转化医学和临床应用中的潜力和价值。研究工作得到科技部、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项和上海市科学技术委员会等的支持。复旦大学中山医院的科研人员参与研究。 论文链接 当代临床药物等治疗方式（尤其基因毒化疗）诱导损伤的肿瘤微环境中，基质细胞EREG表达上调并通过旁分泌方式激活附近癌细胞，促进其恶性表型并加速疾病进展；EREG将可作为患者疗后阶段的监测指标和临床抗癌治疗的新靶点。

p & nbsp strong 仪器信息网讯 /strong 2017年6月19日下午，由首都科技条件平台检测与认证领域中心、慕尼黑展览(上海)有限公司主办，首都科技条件平台生物医药领域中心、首都科技条件平台北京大学研发实验服务基地协办的“常见肿瘤临床诊断及治疗”主题沙龙活动在北京UCoffee悠咖啡成功举办。来自主办方、科研院校、仪器厂商及检测机构等20余名代表参加了本次沙龙。仪器信息网作为支持媒体也积极参加了本次活动。 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/6409ac95-7a7a-46f8-93c8-7eb31861bc70.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 活动现场 /strong /p p 　　本次沙龙活动由北京科学仪器装备协作服务中心协作部部长苏立清主持，她谈到，肿瘤是一种高死亡率且发病率逐年升高的疾病，严重威胁人类的健康。近年来，随着医学影像学及体外诊断试剂技术的迅速发展，临床医学在肿瘤的早期诊断、疗效评估以及预后转归等方面均取得可喜的研究进展。为使肿瘤诊疗临床方面医务工作者、医疗影像医疗仪器研发工作者、体外诊断领域工作者深入了解肿瘤的诊疗全过程，本次沙龙特别邀请北京大学肿瘤医院放射科主任徐刚教授、中国人民解放军火箭军总医院放疗科赵志强教授作精彩报告并与大家座谈交流。 br/ /p p style=" text-align: center " img title=" 2.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/53f6d437-eacd-4b0b-a10e-041d640fad1b.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 北京科学仪器装备协作服务中心协作部部长 苏立清 /strong /p p 　　北京大学肿瘤医院放射科主任徐刚教授主讲了题为《癌症的早期诊断》的精彩报告，从癌症早期症状、望闻问切视触叩听、早期诊断新技术三个部分讲解了癌症早期诊断的全过程。癌细胞虽然能无限增殖化，但其修复能力差。因此，越早发现，越早治疗，癌症越有可能被治愈。徐教授谈吐风趣幽默，深入浅出地讲解了直肠癌、胃癌、食管癌、肺癌、胰腺癌、膀胱癌、皮肤癌、口腔癌、乳腺癌等多种癌症的早期症状。这些早期症状包括疼痛、大小便习惯改变、消瘦、发热、出血和分泌物、溃疡、结节肿块等，只要留心这些早期异常信号，及时治疗，就能将癌症消灭在萌芽阶段。徐刚特别介绍了一种肿瘤标记物——血清甲胎蛋白(AFP)，可通过检测该标记物来诊断肝细胞癌、生殖细胞癌、胚胎细胞癌、卵巢畸胎瘤、胃癌、胆道癌、胰腺癌等癌症。但是当患有肝炎、肝硬化、肠炎以及遗传性酪氨酸血症等良性病时，AFP也会升高，因此，在诊断时需要注意这一情况。 br/ /p p style=" text-align: center " img title=" 3.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/be1cd266-728c-4c59-b01b-a2755553d879.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 北京大学肿瘤医院放射科主任 徐刚教授 /strong /p p 　　中国人民解放军火箭军总医院放疗科赵志强教授在题为《常见肿瘤临床诊断及治疗概述》的报告中给大家介绍了肿瘤的综合治疗。综合治疗是指根据病人的身心情况，肿瘤的具体部位病理类型、侵犯范围和发展趋向，结合细胞分子生物学的改变，有计划地、合理地使用现有的多学科各种有效治疗手段，以最适当的费用取得最好的效果，同时最大限度的改善病人的生活质量。肿瘤综合治疗应遵循局部与全身、分期治疗、个体化治疗、生存率与生存质量并重、成本与效率并重、中西医并重的多项原则。之后，赵志强教授着重讲解了肿瘤的发生部位及诊治特点。发生在头部的常见肿瘤有脑胶质瘤、脑膜瘤、脑垂体瘤等，临床上多表现为头晕、头痛，脑胶质瘤还能引起为癫痫，治疗多以手术、伽马刀治疗为主。胸部常见肿瘤有食管癌、肺癌、乳腺癌等，食管癌多表现为进食哽咽感、吞咽困难等，治疗上多视具体情况以手术、放疗、化疗及靶向治疗相结合的疗法。腹部常见肿瘤有肝癌、胰腺癌、直肠癌等，肝癌、胰腺癌临床上多表现为腹胀、腹痛，直肠癌多表现为便秘、便血，治疗上多采用手术、放疗，对于肝癌有时也会采取介入、射频疗法。 /p p style=" text-align: center " img title=" 4.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/f27bf2a8-3e53-4ff4-a37e-5cbb459b6771.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 中国人民解放军火箭军总医院放疗科 赵志强教授 /strong /p p 　　本次沙龙活动现场气氛热烈，专家同与会人员面对面交流，为提问者当面答疑，成果显著。 br/ /p p style=" text-align: center " img title=" 5.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/ee84bb88-1c29-430f-941c-4b5a4c2de412.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 现场提问互动环节 /strong /p p 　　让我们共同期待下次科仪沙龙快些到来吧! /p

与传统的CTC（循环肿瘤细胞）检测技术不同，针对CTC捕获效率低的技术瓶颈，开发了基于糖代谢差异的全新靶点，设计仿生多功能纳米探针，通过非抗体依赖的方法磁富集肿瘤细胞，独创了新型循环肿瘤细胞检测纳米技术（即PETCTC®技术），使CTC捕获效率提升10倍多。这是由同济大学医学院陈炳地博士及其团队，历时十余年研发与临床验证，全球首创的新型循环细胞检测纳米技术，引领了液体活检CTC（循环肿瘤细胞）检测的新突破。自2010年进入该领域以来，陈炳地带领团队从基础研究出发展开了产业化探索，成立了致慧医疗，努力使科研成果转化落地。这项PETCTC®技术无须生物标记物，采用非抗体依赖原理，适用于多种癌症类型，可以保证捕获循环肿瘤细胞的活性，并且使检测结果可视化，供病理医生进行“金标准”诊断。同时，这项技术已在中国生物医学工程学会正式立项团体标准并即将发布，为建立癌细胞检测与鉴定的国际金标准迈出坚实的一步。PETCTC®技术属于医工交叉创新领域，可以有效带动生物、医药、新材料、医疗器械、大健康、大数据等相关产业的发展，同时也能够为全国人民的健康保驾护航。作为同济大学科技成果转化项目，致慧医疗还成功自主研发、自主生产了设备和试剂，一并亮相今年第二十三届工博会高校展区同济大学展台。液体活检是目前肿瘤早筛和治疗的关键技术。液体活检CTC技术也经历多次技术变迁，PETCTC开创了“第5代CTC富集PET技术”。PETCTC循环肿瘤细胞（CTC）检测是本土自研技术，创新研发的无标记纳米捕手可实现对外周血中不同分型异常循环异常细胞的特异高效捕获，并富集量化。本技术已经过多中心临床验证，技术总的灵敏度与特异度都达到了90%以上，临床样本涵盖了肺癌、肝癌、结直肠癌、乳腺癌、胃癌等多个常见癌种，包含了Ⅰ-Ⅳ的不同分期类型。2016年，陈炳地团队立足以往抗癌新疗法的可行性研究，发现几乎所有有代谢活性的癌细胞，都具有超高度使用葡萄糖且通过无氧酵解产能等特点。而由此产生的癌细胞表面生理特性的特殊变化，是导致癌细胞与正常细胞存在显著差异的关键。基于该广谱性的特异性变化，并依托团队多年开发成熟的合成多功能纳米材料的技术平台，陈炳地成功设计出全新的多功能纳米探针。经过大量系统性细胞学实验验证，该纳米探针对不同种类的癌细胞都有超高效的特异性的吸附力，同时又有极强的富集作用、细胞荧光成像及量化能力，为循环肿瘤细胞检测纳米技术（即PETCTC技术）的诞生提供了有力支撑。“将来，我们希望能通过早筛查、早诊断，帮助患者更快确定治疗癌症的方法。在治疗结束后的长期康复中，我们计划通过精准的营养管理指导肿瘤病患进行长期的营养康复。”陈炳地说，这样就有可能把肿瘤变成“慢病管理”模式，即早发现、早干预、早治疗，长期跟踪康复，做成一个“检诊治养”的闭环，当好抗癌卫士。

肿瘤干细胞（CSC）除了具有高度致瘤性、无限的增殖潜力和产生恶性肿瘤的能力外，还在肿瘤转移和治疗后原发肿瘤的再增殖中发挥作用，更可以抵抗传统的化疗以及更现代的靶向治疗，CSC的这些特性使得开发治疗恶性肿瘤的有效疗法变得复杂。克隆形成试验作为CSC功能研究的一个标准，通过检测CSC形成克隆的能力，既可以评估其干性，也可以对后续的放化疗进行个性化的用药指导，但是目前对CSC的克隆表征进行高通量筛选还存在，考虑到CSC的复杂性及其临床相关性，需要有更高效的方法来对CSC的克隆表征进行高通量筛选分析，并在此基础并开发更有效地针对这些人群的药物或其他疗法。Advanced High-Content-Screening Applications of Clonogenicity in Cancer一文就提出了一种运用高内涵系统来量化2D和3D细胞培养模型中CSC克隆数量、大小和形态，并基于荧光标记区分克隆的高通量方法。图一：2D培养模式下用化合物61预处理的SW620细胞克隆图像，全实验组克隆计数、平均表面积和全孔融合率定量分析在2D培养模式中，使用极限稀释法将SW620结直肠癌细胞从2500个细胞/孔稀释至1个细胞/孔，并配合不同化合物处理，在培养的第8天对细胞进行核染色。结合明场与Hoechst 33342染色图像，对细胞形成的克隆数量、面积和融合度进行了分析，数据显示SW620细胞的克隆形成对TOP2A抑制剂（化合物61）的处理呈现出浓度依赖性反应，并且不同处理方式（预处理VS.连续处理）克隆的生长情况也有所不同。图二：3D培养模式中SW620细胞克隆的计数和形态学分析在3D培养模式中，采用同样的方法对SW620细胞（混于基质胶中）进行稀释，从40000个细胞/400μl稀释至约1248个细胞/200μl，并以50μl/孔接种于96孔培养板中，培养到第7-10天时同样对细胞进行核染色（Hoechst 33342）并使用高内涵系统对样品进行3D成像和分析，结果显示与2500个细胞相比，在5000个铺板细胞上观察到的克隆数量增加了一倍以上，而克隆表面积和体积则保持相对一致。图三：3D培养模式中A549细胞克隆的形态学分析为了评估这一体系在不同种类、不同形态的肿瘤细胞中的适用性，研究中还用A549肺癌细胞进行了验证，形态学进行分析发现A549细胞球长成了两种不同典型形态的克隆—“圆形”、“分支”，随后用高内涵分析软件对这两种细胞球的体积、表面积、椭球轴（长度、短轴与长轴之比、中轴长度、最短轴长度、倾斜度和方向）、球度和最大厚度等形态学参数进行定量，这些结果表明A549细胞可能含有两种不同的CSC亚群。图四：2D培养SW620克隆中CD44和CD24的免疫荧光染而对CSCs的细胞表面标志物（高CD44 ，低CD24）进行图像分析后发现，CD24表达在所有细胞接种浓度下不变，CD44表达随着细胞数量的减少而增加，CD44high/CD24low在细胞中的表达与其干细胞潜能一致。对比只分析膜区域的荧光强度和全细胞区域分析的结果其表达趋势是相似的。本文中介绍的工作概述了克隆形成集落的2D和3D分析的方法、算法和工作流程，可广泛适用于其他HCS仪器和成像分割软件。这些高内涵技术可用于研究促进CSC干性的复杂机制，但也可广泛用于其他药物的发现，以及评估小分子药物、生物制剂和放射治疗的治疗潜力。高内涵系统的智能预扫功能允许灵活地执行初始低倍镜大范围扫描以定位感兴趣的克隆，并自动以更高的放大倍数仅对所需克隆的XYZ位置进行重新扫描。在大量样本中定位研究人员感兴趣的特殊对象大大减少了使用整个成像过程所需的时间。参考文献Esquer H , Zhou Q , Abraham A D , et al. Advanced High-Content-Screening Applications of Clonogenicity in Cancer[J]. SLAS DISCOVERY Advancing the Science of Drug Discovery, 2020