循环肿瘤细胞上皮间质转化表型的单细胞荧光/拉曼双模态可视化分析

Circulating tumor cells (CTCs) play an important role in tumor metastasis. As a significant driving process, epithelial-mesenchymal transition (EMT) undertakes key function of tumor metastasis. Therefore, development of the recognition probes and visual analytical methods for EMT relevant phenotypic markers would be helpful for improving the understanding of tumor metastasis. This project aims to the hepatocellular carcinoma metastasis, planning to develop fluorescent/Raman imaging probes and novel living cell imaging methods for CTCs epithelial and mesoplastic phenotypic markers, and achieve the high-efficiency sorting of CTCs and the imaging and function analysis of biomolecules in single cells based on novel integrated microfluidic chip system, then study hepatoma CTCs phenotypic heterogeneity and key molecular networks, perform the association and classification of the ability of cell adhesion, migration or drug resistance under the molecular information. The relevant research results can provide important methods and information for the distinction of key molecules and function in hepatoma evolution, the illumination of CTCs phenotypic heterogeneity and the establishment of functional typing index system of tumor molecular imaging. What’s more, it can provide new technologies and methods for exploring and achieving “non-invasive” pathological diagnosis.

循环肿瘤细胞(CTCs)在肿瘤转移过程中发挥了重要作用。上皮间质转化（EMT）则是CTCs执行肿瘤转移功能的重要驱动过程。因此针对CTCs的EMT过程，发展相关表型标志物的识别探针和可视化分析方法进行分子信息对应下的功能关联与分型有助于提升对肿瘤转移的认识。本项目拟以肝癌CTCs为主要研究对象，基于荧光和拉曼检测的高灵敏、光谱可分辨的优势，发展荧光/拉曼双模态探针和活细胞成像新方法，基于新型集成微流控芯片系统实现CTCs高效分选和EMT的单细胞分子影像和功能分析，进而研究肝癌CTCs表型异质性及相关信号通路关键分子网络，并在单细胞水平进行EMT标志物分子信息对应下的细胞粘附能力、迁移能力或抗药能力的关联与分型。相关研究结果可为甄别肝癌转移的关键分子与功能，阐述CTCs表型异质性，构建肝癌分子影像的功能分型指标体系提供重要的方法和信息，也可为探索实现“无创”病理诊断提供新技术和新方法。

项目紧密围绕循环肿瘤细胞(CTCs)的分选以及表型标志物的识别和可视化分析，构建了血液中CTCs高效分选、富集、探针标记及单细胞原位成像和功能分析的集成微流控系统，发展了单个CTCs EMT表型和多种miRNA的同时检测方法，并在此基础上初步探究了血液中CTCs EMT表型与药物响应的关联。项目进一步研究了CTCs 在EMT过程中生物标志物与细胞粘附能力、迁移能力和抗药能力的关联。此外，基于血液中分选CTCs的研究基础，项目拓展了肿瘤液体活检分析对象，实现了痰液中脱落肺癌细胞的分选和单细胞分析。本项目的研究成果提供了基于CTCs分析研究肿瘤转移过程的可视化新方法和新技术，可应用于开发无创动态的肿瘤检验方法，为肿瘤诊断、分期和用药指导提供新的途径和技术装置。相关研究成果在Chem. Sci. Anal. Chem.等杂志发表学术论文12篇，申请5项国家发明专利，CTCs分选和原位荧光成像仪正进行产品研制和商业化合作。项目执行过程共培养4名博士研究生和3名硕士研究生。基于项目研究成果，一人获山东省自然科学基金杰出青年基金，一人获评山东省泰山学者青年专家，两人获评选副教授。