基于DNA纳米技术的循环肿瘤细胞检测新方法及其响应机制研究

As one of three major markers of liquid biopsy, circulating tumor cell is considered to be a biomarker of cancer with a wide range of prospects. The detection of circulating tumor plays important roles in early diagnosis, efficacy evaluation, prognosis and recurrence testing of cancer. Based on the preliminary study on circulating tumor cell and DNA nanotechnology, an innovative DNA self-assembly design will be constructed, and the cooperation mechanism between interface and liquid phase will be studied. By combining DNA enzyme-free isothermal amplification of DNA nanotechnology and targeting identification of telomerase activity, a circulating tumor cell electrochemical biosensor base on DNA nanotechnology in liquid biopsy will be created. A simple and reliable circulating tumor cell analysis technology will be proposed by integrating target binding, signal amplification, signal readout and spatial discrimination in the same biosensing platform. The established platform will provide powerful technical support in clinical early diagnostics and prognosis.

作为液体活检“三驾马车”之一的循环肿瘤细胞的检测对于肿瘤的早期诊断、疗效评估、预后分析、复发检测都具有重要意义。基于本课题组在DNA纳米技术传感应用及循环肿瘤细胞等前期研究，本项目拟通过构建一种新型的DNA纳米自组装结构，利用其酶免核酸等温扩增的作用，结合端粒酶活性靶向识别，同时探索多步反应协同合作机制，建立循环肿瘤细胞的生物传感检测体系。在同一传感平台有机整合靶向识别、信号放大，实现时间、空间分辨的信号检测，发展简单可靠的一体化循环肿瘤细胞分析技术，为肿瘤的早期诊断、预后分析提供有力的技术支持。

癌症发病率和死亡率逐年上升，已经使其成为中国主要的公共卫生问题之一。癌症的早期发现和诊断是改善肿瘤患者的预后、提高生存率最重要的手段。目前，用于癌症早期筛查和诊断方法都存在不同程度上的灵敏度低、有创性、检测费用高和耗费时间长等缺点。因此，建立一种无创、高灵敏、高特异、快速、简便的液体活检新方法用于肿瘤的早期诊断和辅助治疗，对肿瘤早期诊断和提高患者生存率尤为重要。本项目在基金委的资助下，按照研究计划，基于DNA纳米技术成功构建了高灵敏、高特异的肿瘤循环细胞（circulatingtumorcells，CTCs）快速检测方法。以在肿瘤细胞中高表达的特异性蛋白作为标志物，采用“茎环型”DNA链置换技术作为信号转换器识别标志物，从而将特异性蛋白转换成为单链DNA的信号输出。随后通过构建的多重DNA循环自组装放大系统，降低背景信号的同时极大地提高信号扩增能力，达到高灵敏、高特异地检测CTCs的目的，成功建立了CTCs生物传感检测平台。本项目按照计划完成主要研究内容，同时采用DNA循环自组装放大系统构建了高灵敏循环肿瘤DNA（circulatingtumor DNA，ctDNA）的电化学生物传感检测平台，作为新型液体活检标志物，ctDNA的灵敏、准确检测对于肿瘤的非侵入性诊断发挥重要作用。