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癌症是一种高发病率和高致死率的疾病,其共性是细胞不受控制生长和永生化。在活体条件下精确区分肿瘤细胞和正常细胞是癌症早期诊断、干预和治疗评估的基础性、关键性难题,其根本困难是肿瘤细胞异质多样性和缺乏真正通用标志物。该研究跨过不同肿瘤细胞的基因型和表型差异,直接针对肿瘤细胞不受控制生长和永生化共性的决定因素(端粒酶活性),设计肿瘤细胞专属性成像的球形核酸探针,实现肿瘤活体影像诊断和细胞级别的肿瘤精准手术。
肿瘤细胞不受控制生长和永生化需要高活性端粒酶的催化,研究人员以金纳米颗粒为载体,设计出表面负载大量特异性双链DNA的球形核酸探针(见下图)。在端粒酶的催化下,该探针能够释放荧光染料进入细胞质中,使肿瘤细胞发出红色荧光,从而达到肿瘤细胞的可视化检测。通过荧光信号的变化,实现了十几种代表性肿瘤细胞与正常细胞的精确区分、肿瘤细胞恶性程度的鉴别,以及小鼠肿瘤的活体成像、裸眼可视化和组织切片鉴定等。研究结果表明,这种球形核酸探针是一种理想的肿瘤精准手术导航造影剂。
肿瘤细胞专属性球形核酸探针用于肿瘤的跨平台检测。中国科学院官网 图目前的肿瘤手术主要基于医生的经验和主观判断,缺乏区分肿瘤组织和正常组织的有效手段。该研究通过球形核酸造影剂让肿瘤细胞“发光”,可凭借自身定位的准确性、超高的灵敏度帮助医生从细胞水平上判断肿瘤位置及边界,从而对病灶进行精准切除,在降低手术风险的同时,大大降低肿瘤术后的复发率和死亡率。
该团队正在寻求战略投资合作伙伴,进一步开展肿瘤精准手术切除的动物以及临床试验,最终开发用于临床肿瘤精准手术的造影剂,并推动产业化应用。
该研究工作得到了国家自然科学基金重点项目和面上项目的支持。
(原标题:合肥研究院在肿瘤细胞检测及精准手术导航造影剂方面取得突破)