癌症的早期诊断与个性化治疗一直是生物医学研究的重大挑战。作为一种非侵入性的检测技术,液体活检通过分析血液中的循环肿瘤细胞(CTCs)、外泌体以及循环肿瘤DNA(ctDNA)等生物标志物,为肿瘤的早期诊断、预后评估和疗效监测提供了可能。
在众多生物标志物中,CTCs被视为癌症转移的“前哨细胞”,承载了肿瘤的表型和基因型信息。然而,CTCs在血液中的稀少量及其高度的异质性,使得传统检测手段在应对癌种特异性和细胞表型变异方面面临诸多挑战,特别是在检测非上皮来源或低表达上皮标志物的CTCs时效果不佳。
近期,发表在npj Precision Oncology期刊上的一项研究,标题为《Multi-cancer detection of circulating tumor cells by targeting oncofetal chondroitin sulfate》,提出了一种基于靶向癌胚硫酸软骨素(Oncofetal Chondroitin Sulfate, ofCS)的宽谱CTCs检测技术。这一技术通过特异性识别肿瘤细胞表面的糖基化修饰,实现了对多种实体瘤(包括上皮和非上皮来源)的高效检测,为癌症的早期诊断和个性化治疗提供了创新的生物标志物和便捷的检测方法。
研究概述:聚焦ofCS,构建广谱CTCs检测新体系
研究发现,癌胚硫酸软骨素(ofCS)在多种恶性肿瘤中高度表达,而在正常成人组织中几乎不表达,这一生物学特性使其成为理想的CTCs检测标志物。研究团队使用化学偶联技术,将生物素化的疟原虫蛋白rVAR2(ofCS特异性结合配体)结合于携带多个链霉亲和素分子和PE荧光团的葡聚糖骨架上,从而提升了rVAR2的结合能力和荧光信号,实现了高灵敏和高特异性的CTCs检测探针。
方法学进展:多维度验证确保技术可靠性
探针设计与优化
研究通过分子动力学模拟与结构生物学分析,优化了rVAR2与葡聚糖的偶联方式,显著提高了探针在复杂血液环境中的稳定性和结合效率。实验表明,优化后的探针对ofCS阳性CTCs展现出高度特异性,而对健康供体的PBMCs结合极低。结合突变体对照、酶解实验及竞争抑制实验,证明了这种结合特异性由癌细胞表面硫酸软骨素(CS)介导,且与细胞系的EpCAM或CK状态无关。
体外功能验证
研究通过将不同数量的癌细胞掺入健康人血样,结合rVAR2:dextran复合物和荧光抗体进行孵育和固定。随后使用细胞成像仪进行分析,结果显示,平均癌细胞回收率超过50%,且不受参与细胞数量的影响,证明该方法在CTCs检测方面具有高灵敏度与可靠性。
临床概念验证
为了评估rVAR2:dextran染色法在CTCs检测中的临床适用性,研究团队在两个患者队列中进行了测试。包括晚期癌症患者和疑似但未确诊癌症的患者。晚期癌症患者中,有24%检测到ofCS+ CTC,且在健康捐赠者中未检测到ofCS+细胞,强调了该方法的癌症特异性。进一步的测试显示,在一组疑似癌症患者中,有11名被确诊为癌症,且CTCs的检测潜力明显优于传统方法,为癌症早期干预提供了关键窗口。
总结与讨论
基于rVAR2:dextran探针的多癌种CTCs检测技术突破了传统检测方法的局限,增强了对各种癌症环境中的临床应用效果。与传统方法相比,该技术在无须富集步骤的情况下,拥有更高的灵敏度和特异性,为癌症早期诊断提供了创新的液体活检工具,并支持持续监测CTCs数量的变化,有助于评估治疗效果和预后。
Cytation:科研攻坚的核心技术支撑
Cytation细胞成像多功能微孔板检测仪在CTCs检测和鉴定方法的开发中发挥了重要作用,其高分辨率成像、自动化扫描和计数、多通道荧光分析,以及结果的可视化与量化,提升了研究成果的可信度,成为生物医学研究的重要工具。
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