基于稀土納米探針實現全血中循環腫瘤細胞直接檢測

　　循環腫瘤細胞（circulating tumor cell，CTC）是從腫瘤原發灶或轉移灶脫落并游離到外周血中的一類腫瘤細胞，其容易引發腫瘤復發或轉移并顯著增加腫瘤患者的治療難度和死亡風險。因此，CTC的有效檢測對腫瘤的早期診斷、預后判斷以及療效監控等具有重要意義。然而，由于CTC在血液中含量極低，傳統的基于“富集-檢測”的兩步分析法存在操作繁瑣、靈敏度低、易產生假陰性等不足。如何實現全血中CTC的高靈敏直接檢測是腫瘤診療領域的一個重大挑戰。

　　中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室陳卓團隊和中科院功能納米結構設計與組裝重點實驗室陳學元團隊合作，在國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項、中科院創新國際團隊以及福建省引進高層次創業創新人才項目等資助下，支持“率先行動”聯合資助優秀博士后項目獲得者宋曉榮和郭晗晗等利用時間分辨稀土納米熒光探針首次實現了全血中CTC的高靈敏直接檢測。該稀土納米熒光探針通過靶向上皮腫瘤細胞表面高度表達的表皮細胞粘附分子（EpCAM）實現對CTC的特異性高效識別。借助稀土納米粒子（NaEuF₄）的溶解增強熒光放大技術和長壽命的銪離子配合物紅光熒光信號，該稀土納米探針可有效克服復雜血液樣品中短壽命背景熒光信號的干擾，極大地提高了CTC檢測的靈敏度，其檢測限低至1 CTC/well。同時，該檢測策略具有優異的檢測特異性和實用性。基于該檢測策略，研究團隊對不同臨床分期的乳腺癌患者進行血液CTC水平分析，可實現93.9%的癌癥陽性檢出率（14/15），并且發現CTC檢出水平與乳腺癌患者臨床分期密切相關。該工作為全血中CTC直接檢測研究提供了一個嶄新思路，對實現腫瘤患者的早期診斷和預后監測具有重要意義。相關成果7月25日在線發表于《德國應用化學》( Angew. Chem. Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201907605)，福建物構所/福建農林大學聯培生郭晗晗是該論文的第一作者，陳卓、陳學元和宋曉榮為通訊作者。該工作與福建省腫瘤醫院乳腺腫瘤外科醫生雷雯團隊及病理科醫生何誠在患者樣本采集、CTC商用腫瘤細胞尺寸分離法（ISET）檢測上進行合作。

　　此前，陳卓團隊和陳學元團隊合作，在基于稀土上轉換發光納米材料的生物醫學應用研究方面取得一系列進展，例如，開發了基于上轉換發光納米探針的腫瘤標志物體外檢測平臺（Nanoscale 2015, 7, 4274-4290；封面文章）和開展了深部抗菌抗真菌等光動力學治療應用研究（Nanoscale 2018, 33, 15485-15495；內封面文章）。

圖1、基于時間分辨稀土納米熒光探針實現全血中CTC高靈敏時間檢測示意圖。

圖2、a) NaEuF4納米粒子電鏡表征圖；b) 納米粒子在磷酸鹽緩沖液與增強液中的發射光譜與紫外燈照射下的發光照片；c) MCF-7乳腺癌細胞與納米探針結合前后的流式細胞分析；d）時間分辨熒光信號與CTC濃度的線性關系；e）不同分期乳腺癌患者的血液CTC箱式統計分析圖；f）基于稀土納米探針與商用ISET檢出的CTC水平比較。