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循环肿瘤细胞的超灵敏捕获与检测

2018-2-10| 编辑: 小桔灯网| 查看: 151| 评论: 0|来源: 高分子科学前沿

摘要: 循环肿瘤细胞(CTC)在肿瘤转移中扮演着重要的角色,是导至癌症患者死亡的主要元凶之一。CTC检测对癌症早期诊断、预后判断以及治疗效果评估均具有重要意义。而CTC在外周血中含量极低,如何在数目众多的血细胞中对微量 ...

循环肿瘤细胞(CTC)在肿瘤转移中扮演着重要的角色,是导至癌症患者死亡的主要元凶之一。CTC检测对癌症早期诊断、预后判断以及治疗效果评估均具有重要意义。而CTC在外周血中含量极低,如何在数目众多的血细胞中对微量的CTC进行准确检测和计数是目前存在的一项技术难题。商业化的Cell Search系统是美国食品药品监督管理局(FDA)批准的唯一一套CTC检测系统,它利用免疫纳米磁珠对血液中CTC进行检测。这套系统虽能实现较高的捕获效率,但CTC捕获纯度却很低(<1%),大量的背景血细胞严重干扰了检测灵敏度和检测效率。

苏州大学马楠教授课题组发展了一类新型的量子点-磁颗粒-适配体共聚物,用于CTC的超灵敏捕获和检测。对CTC的捕获效率和捕获纯度达到了~80%,并可同步实现CTC单细胞成像。该聚合物是以DNA分子为模板将具有超顺磁性质的磁纳米颗粒、具有优异荧光性质的量子点纳米颗粒以及能够特异性识别肿瘤细胞的DNA适配体组装在一起(图一、图二)。通过DNA的聚合作用将磁颗粒的磁响应性和量子点的荧光光强同步放大;同时通过与细胞表面的多价键靶向作用大幅提高对肿瘤细胞的选择性。

图一、以DNA分子为模板构建量子点-磁颗粒-适配体共聚物以及该聚合物与肿瘤细胞表面受体的结合示意图 

图二、 量子点-磁颗粒-适配体共聚物的透射电镜图

研究表明该聚合物可特异识别癌细胞,而与背景细胞的非特异性吸附可忽略不计。与量子点-磁颗粒-适配体组装单体相比该聚合物与癌细胞的结合力和选择性更强(图三),且提供了更高的荧光信号和磁响应性(图四)。

图三、量子点-磁颗粒-适配体共聚物(MQAP)和组装单体(MQAM)与目标癌细胞(CEM)和背景细胞(Ramos)相互作用的荧光图片

图四、量子点-磁颗粒-适配体共聚物(MQAP)和组装单体(MQAM)标记的癌细胞(CEM)在磁场作用下的运动情况。

进一步研究表明此类共聚物可以用于人血中微量CTC细胞的高效捕获和检测(图五)。在含有200个CTC/毫升的血液样品中其对CTC的捕获效率达到了78%,而捕获纯度达到了84%。通过量子点的高强度荧光信号对捕获的CTC细胞进行同步检测,同时保存了细胞的活性,可用于进一步分析。这与传统的三步检测法(细胞分离-细胞固定-细胞成像)相比又是一项改进。

图五、在磁场作用下对共聚物处理的血液样品中CTC细胞的捕获和成像。

 

此项研究将以内封面文章形式发表于《Advanced Functional Materials》期刊,文章第一作者是马楠课题组博士生李智


全文链接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201707152/full

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