Advanced Science:线粒体靶向聚集诱导发光探针用于循环肿瘤细胞无损鉴定

循环肿瘤细胞(Circulating tumor cells, CTCs)是指从肿瘤原发灶脱落并进入外周血的肿瘤细胞,能通过血液循环播散到全身各处并形成转移灶。此外,CTCs还携带了许多原位肿瘤组织的信息,通过获取血液中的CTCs,能以无创的方式对原位肿瘤的发生发展进行监测,在肿瘤管理中具有重要的研究意义与临床应用价值。然而血液中的细胞多种多样,如何准确识别真正的肿瘤细胞,一直是困扰研究者的重要问题。一直以来,CTCs的鉴定长期局限于“金标准”-上皮来源肿瘤细胞标志物-细胞角蛋白(CKs)的检测或是基于肿瘤细胞染色体异常的荧光原位杂交(FISH)检测。遗憾的是,上述两种方法均需要对细胞进行固定、穿透等化学染色处理,极大的破坏了细胞的核酸成分,许多原位肿瘤组织的突变或遗传信息无法被检测、解读,只能带来单纯的细胞计数资料,难以满足精准医疗的个性化治疗需求。

鉴定新方法的建立回归到肿瘤细胞与白细胞之间的“大家来找茬”。线粒体是细胞内参与能量代谢活动的重要细胞器。肿瘤细胞因其恶性生长的特性具有比一般血液细胞更加旺盛的生命活动,已被证实具有更多数量的线粒体和更高的线粒体膜电位。南方医科大学南方医院郑磊课题组联合香港科技大学唐本忠院士团队利用这一特性,成功利用一种具有线粒体靶向的新型聚集诱导发光荧光探针TPN应用于CTCs的无损鉴定。TPN是具有线粒体靶向功能的有机小分子探针,可快速进入活细胞内线粒体并发出明亮的黄色荧光,与传统线粒体探针MitoTracker Green相比,TPN标记的细胞具有更高的荧光强度及信噪比。研究者在多种不同肿瘤细胞系中证实,TPN标记的肿瘤细胞与白细胞的荧光差异可以达3-12倍,使得混入白细胞中的肿瘤细胞易于鉴别。单细胞分析实验证实,TPN标记的单细胞无论是DNA或RNA均较传统标记方法具有更高的扩增效率。研究团队进一步结合白细胞特异性抗原CD45表达及核型,建立了CTCs鉴定的新方法。该方法成功从肺癌患者的胸水中检测出肿瘤细胞,并进一步在68位肺癌患者及22位肝癌患者血液中分别检出53例(77.9%)以及11例(50%)的CTCs,进一步证实该方法的应用前景。

该研究为CTCs的无损鉴定以及高质量的单细胞下游分析提供一种有力工具。研究者相信,肿瘤细胞的功能差异将是CTCs的检测与研究的重要方向。相关论文近日在线发表在Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.201902760)。