百人计划张忠平团队以纳米颗粒实现细胞检测及精准导航

　　近期，智能所智能微纳器件研究室张忠平特聘研究员团队在肿瘤细胞检测及精准手术导航方面取得突破。相关研究成果近日发表在国际著名化学期刊ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.8b00743）上，并已申请了国家发明ZL。

肿瘤细胞专属性球形核酸探针用于肿瘤的跨平台检测

　　癌症是一种高发病率和高致死率的疾病，其共性是细胞不受控制生长和永生化。在活体条件下精确区分肿瘤细胞和正常细胞是癌症早期诊断、干预和治疗评估的基础性、关键性难题，其根本困难是肿瘤细胞异质多样性和缺乏真正通用标志物。该研究跨过不同肿瘤细胞的基因型和表型差异，直接针对肿瘤细胞不受控制生长和永生化共性的决定因素（端粒酶活性），设计肿瘤细胞专属性成像的球形核酸探针，实现肿瘤活体影像诊断和细胞级别的肿瘤精准手术。

　　肿瘤细胞不受控制生长和永生化需要高活性端粒酶的催化，团队以金纳米颗粒为载体，设计出表面负载大量特异性双链DNA的球形核酸探针（见图）。在端粒酶的催化下，该探针能够释放荧光染料进入细胞质中，使肿瘤细胞发出红色荧光，从而达到肿瘤细胞的可视化检测。通过荧光信号的变化，实现了十几种代表性肿瘤细胞与正常细胞的精确区分、肿瘤细胞恶性程度的鉴别，以及小鼠肿瘤的活体成像、裸眼可视化和组织切片鉴定等。研究结果表明，这种球形核酸探针是一种理想的肿瘤精准手术导航造影剂。

　　目前的肿瘤手术主要基于医生的经验和主观判断，缺乏区分肿瘤组织和正常组织的有效手段。该研究通过球形核酸造影剂让肿瘤细胞“发光”，可凭借自身定位的准确性、超高的灵敏度帮助医生从细胞水平上判断肿瘤位置及边界，从而对病灶进行精准切除，在降低手术风险的同时，大大降低肿瘤术后的复发率和死亡率。

　　该团队正在寻求战略投资合作伙伴，进一步开展肿瘤精准手术切除的动物以及临床试验，最终开发用于临床肿瘤精准手术的造影剂，并推动产业化应用。

　　该研究工作得到了国家自然科学基金重点项目和面上项目的支持。