综述——基于纳米材料的生物检测与医学诊断技术：循环肿瘤细胞富集和检测的纳米技术

循环肿瘤细胞(CTC)是肿瘤转移过程中在血液循环系统中存活的肿瘤细胞,该细胞的生成被认为是肿瘤发生转移的必要前提．CTC的存在与否及数量多少是肿瘤预后判断、疗效监控和肿瘤转移评估的一个重要检测指标．近年来,纳米材料、纳米结构表面以及可操控微量液体的微流控技术广泛应用于CTC的富集和检测,本文对CTC富集、检测纳米技术的最新进展进行综述,希望能够为肿瘤的诊断和治疗提供帮助．     

外周血CTC、VEGF的水平与晚期非小细胞肺癌临床特征及化疗疗效关系的研究

摘要 目的：探讨外周血循环肿瘤细胞（CTC）、血管内皮生长因子（VEGF）的水平与晚期非小细胞肺癌临床特征及化疗疗效的关系。方法：选取我院2017年1月到2020年1月收治的80例晚期非小细胞肺癌患者作为研究对象,所有患者均采取一线方案化疗,分析外周血CTC、VEGF的水平与患者的年龄、性别等的关系,并对晚期非小细胞肺癌化疗疗效进行单因素与多因素COX分析。结果：CTC、VEGF与不同性别、年龄患者和TNM分期无明显关系（P＞0.05）,与淋巴结转移、肿瘤分化程度、肿瘤大小有关（P＜0.05）;80例患者中,客观缓解率（ORR）为51.25 %（41/80）,疾病控制率（DCR）为71.25 %（57/80）;淋巴结转移、肿瘤分化程度、CTC和血清VEGF水平为晚期非小细胞肺癌患者ORR、DCR的影响因素（P＜0.05）;COX分析分析表明：肿瘤中、低分化、CTC阴性、VEGF降低为晚期非小细胞肺癌化疗ORR和DCR提升的独立影响因素（P＜0.05）。结论：外周血CTC、VEGF检测对于晚期非小细胞肺癌化疗近远期疗效评估具有重要价值,属于预后独立影响因素。因此,CTC、VEGF可作为晚期非小细胞肺癌的预后及疗效判断的指标。     

循环microRNAs的外泌形成机制及其对乳腺癌侵袭和转移的影响

目前乳腺癌的临床诊疗主要依赖影像学和相对较少的预后/预测指标(如雌激素受体、孕激素受体、HER2等).这些生物标志物主要是基于原发肿瘤病灶的生物学检测,可用于转移或复发的检测指标很少,尤其是在切除肿瘤原发灶后,复发监测很困难.循环cell-free microRNAs(circulating cf-miRNAs,或简称circulating miRNAs)的发现为改变现有乳腺癌临床诊疗模式提供了可能.Cell-free miRNA通过外泌体、微囊或转运蛋白的主动外泌机制,可能在循环miRNA的形成中起着重要作用.Cell-free miRNA特别是circulating miRNA不仅自身可以作为信号分子影响肿瘤细胞和组织微环境,而且还可以与其他信号通路发生交互通讯来调控肿瘤部位新生血管的形成和肿瘤细胞表型的上皮-间质转换,影响乳腺癌的侵袭和转移.本文综述了循环miRNA的特征与分泌机制,特别是乳腺癌相关的循环miRNA参与作为一种液体活检生物标志物在乳腺癌诊断、预后评价和疗效评估的临床意义.     

MicroRNA对EMT的调节作用及其与肿瘤侵袭的关系

上皮间质转化（epithelial mesenchymal transition,EMT）是指上皮细胞表型由上皮向间质转换的生物学过程,可发生在生理过程中促进发育、组织愈合和修复。近年对肿瘤的研究发现,EMT与肿瘤的发生发展密切相关。肿瘤细胞发生EMT时,伴随着迁移、侵袭能力的增强,进而促进肿瘤的转移。EMT发生的程度以及相关标志分子的检测还可以用于判断肿瘤转移的危险和评估预后。MicroRNA(miRNA)作为非编码小RNA,通过与特定mRNA的3′UTR结合,在蛋白翻译水平抑制基因表达。本文主要综述目前发现的作用于EMT相关转录因子,如ZEB、SNAIL、TWIST的miRNA,以及在各种肿瘤中的表达情况和作用。其中,有些转录因子和miRNA之间,还存在相互抑制的复杂调节网络,因此,了解miRNA在肿瘤中对EMT的作用可能为肿瘤的治疗提供新的方法和策略。     

乳腺癌患者循环肿瘤细胞与癌干细胞相关性的初步研究

目的：检测乳腺癌患者外周血单核细胞（PBMC）中循环肿瘤细胞（CTC）和具有癌干细胞（CSC）标志的CTC（CSC-CTC）,探讨患者外周血微转移与CSC的相关性。方法：患者和健康者PBMC与磁珠偶联上皮细胞黏附分子单抗孵育后,用磁性分离法富集PBMC中的上皮细胞。以CK＋为患者PBMC中CTC标志,用流式细胞术（FCM）检测健康者和患者的PBMC中CK＋细胞及CK＋/CD44＋/CD24-细胞含量,并比较各组间CTC、CSC-CTC含量的差异。结果：用FCM在73.07%的患者中检测到CTC,在19例检测到CTC的患者中18例有CSC-CTC（94.74%）,CTC中CSC数量比例平均为19.01%,且患者PBMC中CTC和CSC-CTC比例与临床TNM分期相关。结论：初步建立了患者外周血CSC-CTC的检测方法,结果显示乳腺癌患者外周血微转移中有CSC-CTC的参与,临床分期越晚的患者CTC和CSC-CTC的数量越多。     

基于物理过滤与原位杂交技术的骨肉瘤循环肿瘤细胞检测及临床意义

目的:探寻一种有效地从骨肉瘤患者外周血中富集并鉴定循环肿瘤细胞的方法。方法:利用基于物理过滤与原位杂交结合的技术对骨肉瘤患者外周血循环肿瘤细胞分离并鉴定。采用直径8μm纳米滤膜截留外周血中体积较大的白细胞及肿瘤细胞,利用多重RNA原位杂交技术检测CD45、EpCAM、CK8、CK18、CK19、vimentin及twist基因表达,并根据结果对滤膜截留下的细胞进行鉴定并分型。结果:本研究所使用的基于物理过滤与原位杂交技术的循环肿瘤细胞检测方法可以高效地从骨肉瘤患者外周血中富集骨肉瘤循环肿瘤细胞,该方法富集细胞的效率超过90%。15例健康志愿者中1例志愿者检测结果阳性。20例纳入研究的骨肉瘤患者中19例患者外周血中检测出CTC,CTC计数范围为0-20。肿瘤转移患者外周血CTC计数为11.33±5.88,肿瘤未转移患者外周血CTC计数为4.36±2.98,差异具有统计学意义(P=0.0022)。肿瘤转移患者外周血间质型CTC比例高于肿瘤未转移患者(P=0.0031)。结论:利用基于物理过滤与原位杂交结合的技术可以有效地检测骨肉瘤患者外周血循环肿瘤细胞。CTC检测结果可以作为辅助判断肿瘤转移情况的辅助指标。     

CREB与其相关的非编码RNA在肿瘤发生发展中的作用

cAMP反应元件结合蛋白（cAMP responsive element binding protein, CREB）是亮氨酸拉链家族转录因子。新近研究发现,其在肿瘤组织中的表达显著高于癌旁,被认为是体内的原癌基因之一。非编码RNA（non-coding RNA, ncRNA）是生物体内不能翻译成蛋白质的RNA,主要包括微小RNA（microRNA, miRNA）和长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）等,其异常表达与肿瘤的发生发展密切相关,是目前肿瘤研究的热点。研究表明,CREB与ncRNA之间存在互动效应,并且二者之间的相互作用影响肿瘤的发生发展,然而miRNA和lncRNA的作用机制却不相同。肿瘤细胞内高表达的CREB在影响下游靶基因表达时能够正调控miRNA,而对lncRNA则有促进和抑制两方面的作用。反之,肿瘤细胞中一些低表达的miRNA能促进CREB的表达;有趣的是,高表达的lncRNA能够促进CREB的表达和诱导其活性增强。在影响下游靶基因表达时miRNA仅仅发挥抑制作用,而lncRNA则分别具有促进和抑制作用。本文结合我们的系列报道和最新的研究结果,对ncRNA与CREB的互动效应及其与肿瘤的发生发展之间的关系作一综述。     

肺癌循环肿瘤细胞的单细胞EGFR基因突变检测

循环肿瘤细胞（Circulating tumor cells,CTCs）是从肿瘤原发病灶脱落并侵入外周血循环的肿瘤细胞。由于CTCs存在较大的异质性,其与癌症发展转移密切相关,但目前尚缺乏有效的CTCs单细胞异质性检测方法。鉴于此,本文发展了在单细胞层面对CTCs进行基因突变的检测方法并用于单个肺癌CTC的EGFR（Epidermal growth factor receptor）基因突变检测。首先用集成式微流控系统完成血液中稀有CTCs的捕获,接着将CTCs释放入含有多个微孔的微阵列芯片中,得到含有单个CTC的微孔,通过显微操作将单个CTC转入PCR管内完成单细胞基因组的放大,并进行单细胞的EGFR基因突变检测。以非小细胞肺癌细胞系A549、NCI-H1650和NCI-H1975为样本,通过芯片与毛细管修饰、引物扩增条件（复性温度、循环次数）的优化,结果显示在复性温度59℃、30个循环次数的条件下,引物扩增效果最优。利用该方法成功地对非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer, NSCLC）患者的血液样本进行了测试。从患者2 mL血液中获取5个CTCs,分别对其EGFR基因的第18、19、20、21外显子进行测序,发现该患者CTCs均为EGFR野生型。研究结果证明此检测方法可以灵敏地用于单个CTC基因突变的检测,在临床研究上具有重要的指导意义。     

MicroRNA在肿瘤诊断、治疗中的应用

MieroRNA（miRNA）是真核生物中一类内源性、长约22个核苷酸的非编码小分子RNA,参与基因转录后水平调控。miRNA的突变或者异常表达,与大多数癌症的发生发展有关,且与某些抗肿瘤药物疗效密切相关。因此,miRNA在癌症的诊断、预后、治疗和指导肿瘤个体化用药方面具有一定的临床应用潜力,是肿瘤生物治疗领域的一个新亮点。本文即对miRNA在诊断和治疗肿瘤方面的应用现状作一综述。     

动态增强MRI定量参数联合CA15-3、外周血CTC对乳腺癌的诊断价值和预后预测价值分析

目的：探讨动态增强磁共振成像（DCE-MRI）定量参数联合糖类抗原15-3(CA15-3)、外周血循环肿瘤细胞（CTC）诊断乳腺癌和预测其预后的价值。方法：选择2018年1月至2020年1月我院收治的95例乳腺癌患者（恶性组）和101例良性乳腺病变患者（良性组）。所有患者均接受DCE-MRI检查和血清CA15-3、外周血CTC检测,乳腺癌患者术后随访3年,根据生存情况将患者分为死亡组和存活组。受试者工作特征（ROC）曲线分析DCE-MRI参数和CA15-3、CTC联合诊断乳腺癌和预测乳腺癌预后的价值。结果：恶性组速率常数（Kep）、容积转移常数（Ktrans）、血管外细胞外容积分数（Ve）、血清CA15-3、外周血CTC高于良性组（P<0.05）。随访期间2例失访,死亡45例,存活48例,死亡组Kep、Ktrans、Ve、血清CA15-3、外周血CTC高于存活组（P<0.05）。联合Kep、Ktrans、Ve、血清CA15-3、外周血CTC诊断乳腺癌以及预测乳腺癌预后的曲线下面积为0.865、0.908,均高于单独诊断及预测。结论：乳腺癌患者DCE-MRI参数Kep、Ktr...     

循环肿瘤细胞识别技术研究现状

循环肿瘤细胞(CTCs)对恶性肿瘤传播转移有重要影响,因此CTCs识别技术的出现与不断进步有着重要的临床意义,准确可靠的CTCs识别技术将为尽早确诊肿瘤、指导个性化治疗方案、诊断微小残留病变以及评估抗癌药物的敏感性提供强有力的工具。本文针对核酸检测法、免疫细胞化学术、流式细胞术和基于表征特性图像识别技术等CTC识别技术的发展情况进行了综述总结,比较各种技术的优缺点,对现阶段该领域存在的问题进行了讨论,并对CTCs识别的技术发展方向作了进一步的展望,为学者们提供更广的研究思路。     

MiRNA在乳腺癌转移中的作用

乳腺癌是女性高发的恶性肿瘤之一,远处转移是患者致死的最重要原因。目前乳腺癌转移的具体机制尚未明确。乳腺癌转移相关微RNA(microRNA,miRNA)的发现,为我们研究乳腺癌转移提供了新的思路。miRNA参与包括乳腺癌细胞的生长、凋亡、迁移、侵袭等肿瘤发生、发展过程,进而实现对乳腺癌转移的调控。有些miRNA在乳腺癌转移过程中起促进作用;有些则起抑制作用;还有一些miRNA的功能存在争议。本文将主要着眼于近年来发现的这几类miRNA在乳腺癌转移中所起的作用,并对其将来在乳腺癌诊断、预后判断及治疗中的应用做一综述。     

microRNAs在肿瘤免疫中的调控作用

microRNAs（miRNAs）是一类转录后调控基因表达的内源性非编码微小RNA。愈来愈多的研究显示,miRNAs在肿瘤免疫应答中发挥重要调控作用。一方面,miRNAs通过转录后调控ICAM（intercellular adhesion molecule）、B7（CD80／86）和HLA—G（human leucocyte antigen—G）等肿瘤表面分子的表达,影响肿瘤的免疫原性;另一方面,miRNAs通过平衡肿瘤局部的细胞因子微环境或调控肿瘤免疫相关细胞的分化、发育及功能发挥,调节机体抗肿瘤免疫应答。为后续深入研究肿瘤与宿主的相互作用机制,以及发展更有效的肿瘤生物治疗手段,就目前miRNAs在肿瘤免疫中的调控作用的研究进展做一综述。     

Tumour biomarkers—Tracing the molecular function and clinical implication

In recent years, with the increase in cancer mortality caused by metastasis, and with the development of individualized and precise medical treatment, early diagnosis with precision becomes the key to decrease the death rate. Since detecting tumour biomarkers in body fluids is the most non‐invasive way to identify the status of tumour development, it has been widely investigated for the usage in clinic. These biomarkers include different expression or mutation in microRNAs (miRNAs), circulating tumour DNAs (ctDNAs), proteins, exosomes and circulating tumour cells (CTCs). In the present article, we summarized and discussed some updated research on these biomarkers. We overviewed their biological functions and evaluated their multiple roles in human and small animal clinical treatment, including diagnosis of cancers, classification of cancers, prognostic and predictive values for therapy response, monitors for therapy efficacy, and anti‐cancer therapeutics. Biomarkers including different expression or mutation in miRNAs, ctDNAs, proteins, exosomes and CTCs provide more choice for early diagnosis of tumour detection at early stage before metastasis. Combination detection of these tumour biomarkers may provide higher accuracy at the lowest molecule combination number for tumour early detection. Moreover, tumour biomarkers can provide valuable suggestions for clinical anti‐cancer treatment and execute monitoring of treatment efficiency.     

微流控芯片技术在循环肿瘤细胞分离中的研究进展

循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)是指从原发肿瘤或转移灶脱落、发生上皮-间质转化进入患者外周血血液循环的恶性肿瘤细胞.CTCs在肿瘤研究和临床诊断上的作用逐渐得到认可,外周血中CTCs存在与否以及数量多少不但可以用于肿瘤的早期诊断,还可以用于评估肿瘤预后、监测肿瘤的转移和复发.微流控芯片作为一个高通量、小型化的细胞实验平台,已被应用于CTCs的分选当中.本文综述了用于CTCs捕获的微流控芯片系统的最新研究进展,着重介绍各类芯片的捕获原理、芯片结构和捕获效率,最后对微流控芯片技术在CTCs分选中的应用前景进行了展望.     

Circulating tumor cell isolation,culture, and downstream molecular analysis

Circulating tumor cells (CTCs) are a major contributor of cancer metastases and hold a promising prognostic significance in cancer detection. Performing functional and molecular characterization of CTCs provides an in-depth knowledge about this lethal disease. Researchers are making efforts to design devices and develop assays for enumeration of CTCs with a high capture and detection efficiency from whole blood of cancer patients. The existing and on-going research on CTC isolation methods has revealed cell characteristics which are helpful in cancer monitoring and designing of targeted cancer treatments. In this review paper, a brief summary of existing CTC isolation methods is presented. We also discuss methods of detaching CTC from functionalized surfaces (functional assays/devices) and their further use for ex-vivo culturing that aid in studies regarding molecular properties that encourage metastatic seeding. In the clinical applications section, we discuss a number of cases that CTCs can play a key role for monitoring metastases, drug treatment response, and heterogeneity profiling regarding biomarkers and gene expression studies that bring treatment design further towards personalized medicine.     

上皮间质转化在肿瘤侵袭转移中的研究进展

上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transitions,EMT）是上皮细胞向间质细胞转化的现象,不仅参与胚胎发育和正常生理,还参与许多病理过程。同样EMT也参与肿瘤的发生与发展,尤其在促进肿瘤侵袭转移中发挥着重要作用。研究表明,肿瘤细胞借助EMT方式增强肿瘤细胞迁移和运动能力,促进肿瘤的侵袭与转移。在肿瘤侵袭转移历程中,关于EMT发生的分子调控机制研究已取得了良好的进展,但其详细机制仍然不是十分清楚。本文主要介绍生长因子、转录因子、miRNAs、甲基化及其他调控因子在肿瘤EMT中的调控功能,进一步综述EMT在肿瘤侵袭转移中的作用。     

MicroRNA replacement therapy in cancer

Despite the recent progress in cancer management approaches, the mortality rate of cancer is still growing and there are lots of challenges in the clinics in terms of novel therapeutics. MicroRNAs (miRNA) are regulatory small noncoding RNAs and are already confirmed to have a great role in regulating gene expression level by targeting multiple molecules that affect cell physiology and disease development. Recently, miRNAs have been introduced as promising therapeutic targets for cancer treatment. Regulatory potential of tumor suppressor miRNAs, which enables regulation of entire signaling networks within the cells, makes them an interesting option for developing cancer therapeutics. In this regard, over recent decades, scientists have aimed at developing powerful and safe targeting approaches to restore these suppressive miRNAs in cancerous cells. The present review summarizes the function of miRNAs in tumor development and presents recent findings on how miRNAs have served as therapeutic agents against cancer, with a special focus on tumor suppressor miRNAs (mimics). Moreover, the latest investigations on the therapeutic strategies of miRNA delivery have been presented.     

Nanotechnology‐based molecular photoacoustic and photothermal flow cytometry platform for in‐vivo detection and killing of circulating cancer stem cells

In‐vivo multicolor photoacoustic (PA) flow cytometry for ultrasensitive molecular detection of the CD44+ circulating tumor cells (CTCs) is demonstrated on a mouse model of human breast cancer. Targeting of CTCs with stem‐like phenotype, which are naturally shed from parent tumors, was performed with functionalized gold and magnetic nanoparticles. Results in vivo were verified in vitro with a multifunctional microscope, which integrates PA, photothermal (PT), fluorescent and transmission modules. Magnet‐induced clustering of magnetic nanoparticles in individual cells significantly amplified PT and PA signals. The novel noninvasive platform, which integrates multispectral PA detection and PT therapy with a potential for multiplex targeting of many cancer biomarkers using multicolor nanoparticles, may prospectively solve grand challenges in cancer research for diagnosis and purging of undetectable yet tumor‐initiating cells in circulation before they form metastasis. (© 2009 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)