前列腺癌是男性常患的主要惡性腫瘤之一。攝護腺特异性抗原(PSA)已被廣泛應用於前列腺癌的早期診斷,在一定程度上降低了前列腺癌患者的死亡幾率。對於50-60歲的男性患者,PSA檢測在PSA灰色區(即PSA值在4-10 ng mL-1之間),具有較低的敏感性和特异性。良性前列腺增生和前列腺炎常被誤診為前列腺癌,造成過度診斷和治療。在這種情況下,需要再次採用有損傷的穿刺活檢來確診。然而,這種入侵性穿刺活檢常常會導致疼痛、出血以及腫瘤擴散。囙此,迫切需要開發一種高準確率、無創的方法來早期診斷前列腺癌,尤其是PSA灰區前列腺癌。
中科院理化所王樹濤研究員自2010年回國以來,長期致力於癌症早期診斷相關研究。針對如何分離檢測血液中痕量迴圈腫瘤細胞難題,他帶領團隊圍繞介面細胞粘附問題進行了深入的研究。提出了“拓撲匹配與分子識別協同”的細胞粘附介面的研究新思路,探討了介面微納結構、軟硬度、浸潤性等對細胞特异粘附的影響規律,構築了系列高效特异細胞識別粘附介面(Angew.Chem.Int. Ed.2011,50,3084;Angew.Chem.Int. Ed.2014,53,2915;Adv. Mater.2015,27,310;Nano Lett.2016,16,766;Adv. Healthcare Mater.2014,3,332;NPG Asia Mater.2013,59,e63)。通過進一步將智慧分子嫁接到多尺度表面上,利用其對外界刺激的響應性(如酶、熱、電、糖/pH、光等),實現了對細胞特异粘附和去粘附的無損調控,解决了傳統去粘附過程對細胞的損傷(Adv. Mater.2011,23,4376;Adv. Mater.2013,25,922;Adv. Mater.2013,25,3566;J. Am.Chem.Soc.2013,135,7603; Nano Res.2017,10,1345)。利用二氧化鈦的自清潔特性,實現了對納米癌症檢測晶片的無害化處理(ACS Nano2015,99284)。自2015年以來,通過選擇石墨烯為資料,結合結構匹配、軟硬度匹配、浸潤性調控,獲得高的靶向細胞捕獲效率(大於92%)與極低的白細胞粘附(Adv. Mater.2015,27,6848),為後面的規模化製備以及臨床應用指明了方向。
近日,中科院理化所王樹濤、孟靖昕研究員團隊與北京大學第三醫院馬潞林、張樹棟教授團隊交叉合作,利用馬蘭戈尼效應以及混合抗體修飾,製備了迴圈腫瘤細胞檢測晶片,實現了高準確率、非入侵性的診斷PSA灰區的前列腺癌。通過與病人穿刺結果對照,將迴圈腫瘤細胞檢測與PSA血液檢測結果(PSA,F/T-PSA,PSAD)相結合,並用機械學習的方法進行資料分析,臨床病人診斷的敏感性從PSA檢測的58.3%提高到91.7%。該項研究提供了一種非入侵的選擇,可以實現對PSA灰區的前列腺癌病人的高準確率診斷。
圖1.CTC晶片用於高靈敏、非入侵診斷PSA灰區的前列腺癌的整體思路
根據作為金標準組織活檢的結果,PSA測試對於灰區病人展示出了低的敏感性(58.3%)。相比而言,結合CTC檢測結果與PSA的結果,並進一步用機械學習分析,發現診斷敏感性提升至91.7%。從而證明該研究方法是組織活檢的有益補充。
該研究得到國家重點研發計畫和國家自然科學基金、中科院夥伴計畫、中科院青促會項目、的大力支持。
論文資訊:
Evaporation-Induced rGO Coatings for Highly Sensitive and Non-Invasive Diagnosis of Prostate Cancer in the PSA Gray Zone
Binshuai Wang#,Shudong Zhang#,Jingxin Meng*,Li Min,Jing Luo,Zhongpeng Zhu,Han Bao,Ruhua Zang,Shaohui Deng,Fan Zhang,Lulin Ma*,Shutao Wang*
Adv. Mater.2021,33,2103999 DOI: 10.1002/adma.202103999
論文連結:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202103999