基于循环肿瘤细胞捕获的肺癌早期诊断及CTC亚型的分子特征差异研究

Currently, both morbidity and mortality of lung cancer are in a rising trend in China. However, the lack of effective markers for early detection is one of the reasons that most people diagnosed with lung cancer have advanced disease. At early stage, lung cancer without any clinical symptoms or imaging abnormalities can develop hematogenous metastasis and have circulating tumor cells (CTCs) in peripheral blood. Thus, we propose that it is possible to detect lung cancer at early stage by finding CTCs. To facilitate this study, we developed a novel filtration device that can effectively separate CTCs from 30 ml whole blood in 15 minutes, harvesting maximal 90% of CTCs. Isolated cells keep viability and can be cultured in vitro. Furthermore, gene mutation in CTCs can be analyzed by next generation sequencing and further be applied to personalized therapy. Using this filter device, we found two subpopulations of MCF7, and confirmed that one of them has higher invasiveness. By comparing the differences of mRNA panel between two subpopulations, we might find new signal pathways in a new way. In future work, we are going to isolate subpopulations of CTCs from patients’ samples, study the mRNA panel, and collect useful information for accurate cancer diagnosis.

肺癌在我国发病率死亡率都呈上升趋势，却又缺乏特异且灵敏的早期检测手段。早期肺癌即可发生血行转移，利用该特点我们提出可通过捕获肺癌循环肿瘤细胞（CTCs），对肺癌进行筛查和早期诊疗。为此我们开发了栅栏式过滤器件，可在15分钟内处理完30毫升全血，分离效率最高可达90%，且实现了CTC体外培养。该研究将明确基于CTC的肺癌早期筛查诊断可能性及价值。再通过二代测序技术，来检测基因突变信息，指导治疗。此外，利用该器件，我们发现MCF7细胞存在两个细胞亚群，并加以分离，证实了一个亚群有更高的侵袭性。通过比较两个亚群之间的mRNA表达谱差异，有可能挖掘出新的有价值的信号通路。后续研究，我们将从患者外周血中分离出侵袭性恶性度更高的细胞亚群，分析mRNA表达谱，所获得的信息可更好地用于肿瘤诊断和恶性度评估。

肺癌在我国发病率死亡率都呈上升趋势，却又缺乏特异且灵敏的早期检测手段。早期肺癌即可发生血行转移，利用该特点我们提出可通过捕获肺癌循环肿瘤细胞（circulating tumor cells,CTCs），对肺癌进行筛查和早期诊疗。目前CTCs/ctDNA（circulating tumor DNA） 的肺癌相关研究都集中在肺癌III-IV 期。主要是受限于检测技术灵敏度，只有在肺癌中晚期CTCs/ctDNA 数量显著增多的情况下，现有的分离检测技术才能测到这些分子。而肺癌早期CTCs/ctDNA 的量极少，很难被现有的检测技术发现。本研究首先开发了全新的细胞富集方法——纳米富集法进行非小细胞肺癌患者中CTC检测，并且对不同分期的非小细胞肺癌患者进行检测，明确了早期肺癌患者外周血中的CTC 的阳性检出率，以及其在肺癌早期诊断过程中的价值。本研究开发了一个新型的高效率的PEG-脂质衍生物结构体。该技术方法利用外泌体的脂质双分子层和应用PEG化脂质探针标记分离外泌体。该分离方法，可以在数分钟内完成对外泌体的标记及分离。应用该方法，我们从非小细胞肺癌患者和对照组的1ml血浆样本中提取了cfDNA（circulating free DNA）和外泌体DNA，发现在I期和II期患者中，平均cfDNA水平显着高于外泌体DNA，在II期患者中，与I期相比，cfDNA水平和外泌体DNA水平都较高。但是，我们发现外泌体DNA与cfDNA水平之间的并没有线性关联。最后我们分别对外泌体和cfDNA样本进行EGFR检测，发现对于早期肺癌患者来说，血液外泌体DNA突变检测相对于cfDNA突变检测，有更高的敏感性和特异性。本研究能够推动肺癌这一重点病种的诊疗规范化，通过早期发现肺癌，早期治疗来提高肺癌患者5 年生存率，能间接地产生巨大社会经济效益，缓解医疗资源紧缺等问题。