基于多肽纳米探针的乳腺癌干细胞分析方法研究

The researches of cancer stem cells (CSCs) have pointed out that CSCs in the tumor tissues may be the main reason for the tumor metastasis and relapse. Breast cancer is the first solid tumor that has been identified with the existence of CSCs, and breast CSCs have become the potential targets for the effective treatment of breast cancer. Based on the accurate recognition between the high-affinity peptide ligands and surface biomarkers of breast CSCs, our project plans to develop some effective methods for the analysis of breast CSCs, which is of great importance in the clinical diagnosis and treatment of breast cancer. Because breast CSCs are only a very small part of the total tumor cells, a novel peptide nanoprobe-based method has been proposed by combining the functional peptide-assisted self-assembly signal amplification with the nanomaterial-assisted electrochemical signal amplification, according to the application of functional peptides in the synthesis of the nanomaterials, molecular self-assembly and signal amplification. Our project can lay the foundation for the highly sensitive and even ultra-sensitive detection of breast CSCs, and provide the technical support to the prognosis and accurate treatment of breast cancer as well as the studies of the relevant mechanisms, thereby satisfying the great demands of fundamental researches of biomedicine and clinical diagnosis and treatment of the diseases.

肿瘤干细胞研究表明，肿瘤组织中存在的肿瘤干细胞是引起癌症复发和转移的主要原因。乳腺癌是第一个被证实存在肿瘤干细胞的人类实体瘤，而乳腺癌干细胞的发现为乳腺癌的有效治疗提供了新的靶点。鉴于乳腺癌干细胞在乳腺癌临床诊治中的重要作用，以及其在肿瘤细胞中所占比例小、数量极为稀少的特点，本项目拟以高亲和性多肽配体与细胞表面生物标志物的准确识别为基础，根据功能性多肽在纳米材料制备、分子自组装以及信号放大等方面的应用进展，以多肽纳米探针为核心，结合功能性多肽辅助的自组装信号放大和纳米材料辅助的电化学信号放大设计，开展乳腺癌干细胞分析方法研究，为乳腺癌干细胞高灵敏甚至超灵敏检测奠定基础，以便为乳腺癌的预后判断、精确治疗以及相关机制研究提供技术支持，满足生物医学基础研究和疾病临床诊治的重大需求。

乳腺癌是女性发病率最高的恶性疾病，也是女性癌症致死的最主要原因之一。根据本项目的既定目标，针对乳腺癌灵敏检测的实际需求，我们选取了与乳腺癌发生与发展密切相关的乳腺癌干细胞作为主要研究对象，以功能性多肽应用为基础，结合纳米探针合成、分子自组装、信号标记以及信号放大等方面的最新研究进展，提出了若干种高灵敏、高特异的生物传感新方法。以项目申请书中预定的实验方案为原型，我们依照生物标志物的性质特点以及实际检测要求，从分子识别、信号获取以及分析方法等方面入手，开展了基于多肽的生物传感研究，包括以多肽为模板的纳米探针合成及其电化学活性研究、以多肽为识别元件的靶标选择结合研究以及以多肽组装为基础的信号标记与信号放大研究等，实现了包括乳腺癌干性标志蛋白CD44和乳腺癌干细胞在内的不同乳腺癌相关生物标志物的灵敏、特异分析。本项目中所提出的生物医学传感新方法，借助以电化学为主的分析技术，表现出了令人满意的灵敏性、准确性、简便性、稳定性、重复性和抗干扰性，因而具有潜在的乳腺癌临床诊断应用价值。因此，本项目的开展一方面可以通过特定乳腺癌标志物的准确分析为乳腺癌的分子分型和预后判断提供依据，从而辅助乳腺癌的诊断和治疗；另一方面可以通过构建新型生物医学传感模型对相关的科研工作提供指导借鉴，从而促进生物医学研究的交叉融合。在国家自然科学基金（81671781）的资助下，本项目的各项研究工作开展顺利，取得了较好的研究成果。其中，以第一作者或通讯作者发表SCI论文20篇（包括一区论文13篇，影响因子大于10的论文5篇）；申请专利5项（包括授权专利1项）；培养（包括协助培养）博士和硕士研究生13名（包括毕业博士1名和毕业硕士7名），顺利实现了申请时的预期目标。