祝賀上海交通大學文章發(fā)表于《美國國家科學院院刊》雜志！

學術(shù)期刊《美國國家科學院院刊》雜志在線發(fā)表了上海交通大學系統(tǒng)生物醫(yī)學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洛杉磯分校醫(yī)學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。上海交通大學系統(tǒng)生物醫(yī)學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胞進入體液，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胞且腫瘤細胞的數(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胞主要依賴于細胞學檢查，基于腫瘤細胞的形態(tài)學特征進行鑒定，并進一步結(jié)合免疫組化明確其器官來源和病理分型，費時費力且有較高的專業(yè)要求。

該研究的目的是希望在傳統(tǒng)的形態(tài)學檢查之外探索快速、簡便的稀有惡性細胞鑒定新方法。美國麻省理工學院的Robert A. Weinberg教授在2011年總結(jié)了腫瘤細胞的基本特征("Hallmarks of Cancer: The Next Generation",Cell, 2011, 144, 646)，包括維持增殖信號，逃避生長抑制，抑制細胞死亡，無限自我復制，誘導血管生成，激活浸潤轉(zhuǎn)移，避免免疫損傷，促進腫瘤炎癥，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胞尺度上進行鑒定。腫瘤細胞具有不同于正常細胞的能量代謝途徑，這一現(xiàn)象首先被Otto Warburg觀察到。即使在氧氣存在的情況下，腫瘤細胞仍主要以糖酵解的方式進行能量代謝，其攝取的葡萄糖大大高于正常細胞，這一效應被稱為Warburg效應，Warburg也因此獲得1931年的諾貝爾獎。

Warburg效應在臨床上已有廣泛應用，通過將帶有放射性標記的葡萄糖類似物(18F- FDG)作為示蹤劑，應用正電子發(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。由于放射性標記的葡萄糖類似物的空間分辨率較低，該研究采用熒光標記的葡萄糖類似物在體外對大量細胞的葡萄糖攝取能力進行高通量檢測。其基本假設是在胸水樣本中高葡萄糖攝取且不表達白細胞共同抗原(CD45)的細胞有較大可能是腫瘤細胞，具有這類細胞的胸水可被鑒定為惡性胸水。

具體實驗方法是將少量胸水樣本(1-5 mL)在除去紅細胞后與熒光標記的葡萄糖類似物以及熒光標記的CD45抗體孵育，然后將所有細胞鋪在一個包含20萬微孔的芯片上，通過高內(nèi)涵設備進行多通道快速成像，并進一步通過程序分析確定所有高葡萄糖攝取且CD45陰性的疑似腫瘤細胞。為了驗證這些細胞是否的確為腫瘤細胞，使用顯微操作設備將這些疑似腫瘤細胞一一取出進行單細胞測序。實驗結(jié)果表明，對于肺腺癌患者的胸水樣本，超過60%的疑似腫瘤細胞均檢測到了與原位腫瘤細胞一致的驅(qū)動基因突變(EGFR、KRAS等)。同時，在部分傳統(tǒng)細胞學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胞并通過測序加以確認。