祝賀上海交通大學(xué)文章發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》雜志！

學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》雜志在線發(fā)表了上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院施奇惠教授研究組、上海市胸科醫(yī)院陸舜主任與加州大學(xué)洛杉磯分校醫(yī)學(xué)院魏巍教授研究組合作的研究成果，研究論文題為High-throughput screening of rare metabolically active tumor cells in pleural effusion and peripheral blood of lung cancer patients。研究發(fā)展了一種在胸水、血液等液體樣本中檢測具有高代謝活性的稀有腫瘤細(xì)胞的高通量檢測新方法，并為臨床提供了一種快速鑒定惡性胸水的新方法。上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院博士研究生湯寅、王卓以及上海市胸科醫(yī)院的李子明醫(yī)生為共同*作者，施奇惠教授、陸舜主任以及魏巍教授為共同通訊作者。

惡性腫瘤在播散、侵襲、轉(zhuǎn)移的過程中常伴有腫瘤細(xì)胞進(jìn)入體液，如血液、胸腹水、腦脊液等。因此，在這些體液樣本中找到腫瘤細(xì)胞是判定腫瘤存在、甚至轉(zhuǎn)移的可視化別證據(jù)，具有明確的臨床意義。但是，這些體液樣本中包含多種細(xì)胞且腫瘤細(xì)胞的數(shù)目常常較少，給臨床檢測帶來挑戰(zhàn)。目前在體液樣本中鑒定脫落腫瘤細(xì)胞主要依賴于細(xì)胞學(xué)檢查，基于腫瘤細(xì)胞的形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行鑒定，并進(jìn)一步結(jié)合免疫組化明確其器官來源和病理分型，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且有較高的專業(yè)要求。

該研究的目的是希望在傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)檢查之外探索快速、簡便的稀有惡性細(xì)胞鑒定新方法。美國麻省理工學(xué)院的Robert A. Weinberg教授在2011年總結(jié)了腫瘤細(xì)胞的基本特征("Hallmarks of Cancer: The Next Generation",Cell, 2011, 144, 646)，包括維持增殖信號(hào)，逃避生長抑制，抑制細(xì)胞死亡，無限自我復(fù)制，誘導(dǎo)血管生成，激活浸潤轉(zhuǎn)移，避免免疫損傷，促進(jìn)腫瘤炎癥，能量代謝異常以及基因組不穩(wěn)定等。這些基本特征能夠有效地鑒別惡性細(xì)胞，但其中除了能量代謝異常外，其他特征均難以方便地在單細(xì)胞尺度上進(jìn)行鑒定。腫瘤細(xì)胞具有不同于正常細(xì)胞的能量代謝途徑，這一現(xiàn)象首先被Otto Warburg觀察到。即使在氧氣存在的情況下，腫瘤細(xì)胞仍主要以糖酵解的方式進(jìn)行能量代謝，其攝取的葡萄糖大大高于正常細(xì)胞，這一效應(yīng)被稱為Warburg效應(yīng)，Warburg也因此獲得1931年的諾貝爾獎(jiǎng)。

Warburg效應(yīng)在臨床上已有廣泛應(yīng)用，通過將帶有放射性標(biāo)記的葡萄糖類似物(18F- FDG)作為示蹤劑，應(yīng)用正電子發(fā)射斷層攝影術(shù)(PET/CT)可以非侵襲性、可視化靈敏檢測體內(nèi)高葡萄糖攝取的惡性組織，從而發(fā)現(xiàn)腫瘤原位及轉(zhuǎn)移病灶。由于放射性標(biāo)記的葡萄糖類似物的空間分辨率較低，該研究采用熒光標(biāo)記的葡萄糖類似物在體外對(duì)大量細(xì)胞的葡萄糖攝取能力進(jìn)行高通量檢測。其基本假設(shè)是在胸水樣本中高葡萄糖攝取且不表達(dá)白細(xì)胞共同抗原(CD45)的細(xì)胞有較大可能是腫瘤細(xì)胞，具有這類細(xì)胞的胸水可被鑒定為惡性胸水。

具體實(shí)驗(yàn)方法是將少量胸水樣本(1-5 mL)在除去紅細(xì)胞后與熒光標(biāo)記的葡萄糖類似物以及熒光標(biāo)記的CD45抗體孵育，然后將所有細(xì)胞鋪在一個(gè)包含20萬微孔的芯片上，通過高內(nèi)涵設(shè)備進(jìn)行多通道快速成像，并進(jìn)一步通過程序分析確定所有高葡萄糖攝取且CD45陰性的疑似腫瘤細(xì)胞。為了驗(yàn)證這些細(xì)胞是否的確為腫瘤細(xì)胞，使用顯微操作設(shè)備將這些疑似腫瘤細(xì)胞一一取出進(jìn)行單細(xì)胞測序。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于肺腺癌患者的胸水樣本，超過60%的疑似腫瘤細(xì)胞均檢測到了與原位腫瘤細(xì)胞一致的驅(qū)動(dòng)基因突變(EGFR、KRAS等)。同時(shí)，在部分傳統(tǒng)細(xì)胞學(xué)檢查陰性或無法確診的樣本中，該方法能夠有效找到腫瘤細(xì)胞并通過測序加以確認(rèn)。