近日，北京航空航天年夜学生物与医学工程学院常凌乾团队报导了一种新型纳米医疗芯片，可以快速检测肺癌轮回肿瘤细胞（CTCs）内PD-L1基因表达、和肿瘤细胞响应免疫细胞的行动表型；进一步对患者来历的CTCs进行亚群划分，依此猜测肺癌患者对免疫疗法的医治结果。与传统组织活检手艺比拟，临床正确率（AUC值）由57%显著提高到90%以上。

功效以“Genetic and phenotypic profiling of single living circulating tumor cells from patients with microfluidics”为题，颁发在《PNA开云体育appS》上。

第一作者：北京航空航天年夜学生物与医学工程学院助理传授董再再、2023届硕士生汪在森

通信作者：北京航空航天年夜学常凌乾传授

第一单元：北京航空航天年夜学

免疫疗法是临床上最具有前景的肿瘤医治体例之一，曾获2018年诺贝尔心理医学奖。该疗法采取PD-L1按捺剂等免疫查抄点按捺剂（ICI），从头激活癌症患者体内的免疫细胞，提高对肿瘤细胞的辨认和断根能力，但在临床中，唯一部门患者能从免疫医治中获益。年夜量研究注解，仅依托单一免疫标识表记标帜物（如 PD-L1），没法正确猜测患者对 ICI 的反馈。临床常规组织活检，受限在取样位和检测的精准性，也没法正确评估肿瘤的异质性。若何精准猜测免疫医治的疗效，成了提高免疫医治效力亟待解决的重要问题。

针对这一临床困难，研究者们开辟了一种新型纳米医疗芯片。该纳米芯片（名为“NICHE”）集CTC捕捉、基因检测与行动阐发在一体（图1）。起首采取磁场和细胞尺寸，高效去除（ 93%）肺癌病人血样中的白细胞，并捕捉CTCs使其构成单细胞阵列。操纵纳米电穿孔手艺递送一种新型四面体荧光探针（DNAT）至活细胞内，快速、精准检测细胞中内PD-L1基因调控。进一步，与免疫T细胞的共培育，原位阐发CTCs增殖和表型转变，并将细胞行动与基因表达异质性进行联系关系阐发。

图1. 轮回肿瘤细胞（CTCs）捕捉、原位培育和基因阐发芯片系统NICHE，用在肺癌免疫医治的精准猜测与监测

为了实现活CTCs内PD-L1基因的量化阐发，研究者们设计了一种具有四面体布局的DNA探针，具有杰出的特异性。完成基因检测的CTCs，连结了杰出的活性，经由过程与免疫T细胞的共培育，研究者们发现，部门肿瘤细胞在免疫按捺剂存在时，细胞形态产生了较着的变长，且细胞增殖行动被显著按捺（图2）。按照肿瘤细胞PD-L1的表达环境，研究者们划分出了PD-L1高表达与低表达的阈值；别的，按照肿瘤细胞与免疫细胞共培育的成果，研究者们划分出了肿瘤细胞形态产生转变的阈值。综合CTCs中PD-L1高表达（PD-L1high）且表型产生转变（PA+）的占比，该研究界说了一种新的指标，“NICHE指数”，用在猜测癌症患者响应免疫疗法的疗效。

为了评估NICHE在临床上猜测免疫疗效的正确性，该研究搜集了80名非小细胞肺癌患者的外周血，经由过程在NICHE平台上的检测，证实了该平台捕捉 CTCs 并判定其基因和行动表型的能力（图3）。从方式对照成果来看，该研究提出的NICHE指数表示出高正确性，其AUC（0.906）较着高在今朝临床上基在肿瘤组织中PD-L1表达细胞占比的尺度参考方式（AUC=0.578）。另外，研究者们还对部门患者进行了长时候的用药监测，证实了NICHE在持久监测中的合用性。

图3. 采取NICHE系统对肺癌血样中的CTCs进行捕捉与阐发，并实现了患者免疫医治的精准猜测

今朝，团队正在结合北年夜肿瘤病院吴楠主任制订一项行业尺度，用在肺癌免疫医治获益人群挑选，以到达肺癌个性化医疗，有望下降临床癌症医疗承担。