基于液滴微流控的单细胞多维度分析新体系的建立及对大肠癌循环肿瘤细胞异质性的解析
批准号:
82073291
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
方瑾
依托单位:
学科分类:
肿瘤诊断
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
方瑾
中文摘要
循环肿瘤细胞(circulating tumor cell, CTC)是预测转移复发的重要标志物。但CTC群体存在高度异质性,因此,亟需从单细胞水平分辨CTC中的转移活性细胞亚群,但目前缺少从分子和功能结合的多维度水平解析CTC异质性的方法。申请团队前期建立了基于液滴微流控的单细胞捕获分选机器人,可实现对全血中稀有靶细胞的自动化单细胞分选,同时,我们及他人研究显示,侵袭是转移活性细胞重要的功能表型,此外,前期构建了针对EpCAM和转移性大肠癌细胞表面蛋白的多个核酸适配体分子信标探针。本研究拟在上述工作基础上,创建基于液滴微流控的集成化单细胞分析系统,自动化完成基于探针标记的CTC单细胞分选、靶蛋白定量分析、侵袭能力分析,并结合单细胞外显子测序技术,实现对单细胞CTC在基因、蛋白、侵袭功能的多维度分析。以大肠癌为研究对象,解析CTC异质性与临床的相关性,为临床诊疗提供新的研究体系和检测方法
英文摘要
Circulating tumor cell (CTC) is an important biomarker for predicting metastasis and recurrence. It is urgent to distinguish the sub-populations of metastatic CTC at the single-cell level due to its high heterogeneity. However, currently there is no method to analyze the CTC heterogeneity based on the combination of molecule and function with the multidimensional level. Our project team previously established a robot system based on droplet microfluidics for capturing and sorting single-cell, which realized automatically sorting rare target cells at single-cell level from patients’ whole blood. At the same time, our research and other teams have indicated that invasion is an important functional phenotype of metastasis activity. Additionally, we have designed multiple aptamer molecular beacons targeting EpCAM and the proteins of metastatic colorectal cancer cell surface. Grounded on the work above, this study intends to build an integrated single-cell analysis system based on droplet microfluidics, which realizes sorting of the single CTC with probe labeling, quantitative analysis of target proteins and analysis of invasion ability. Combined with single-cell exome sequencing technology, the multidimensional single-cell analysis system in gene, protein and invasion function is proposed. Taking colorectal cancer as the research object, this study analyzes the correlation between CTC heterogeneity and clinic, and provides a new research system and detection method for clinical diagnosis and treatment.
循环肿瘤细胞(circulating tumor cell, CTC)是从肿瘤原发灶脱落侵入血液循环的肿瘤细胞,被认为是预测转移复发以及监测治疗反应的重要标志物,但由于CTC的高度异质性以及在血中的稀有性,究竟何种CTC才具有临床诊断价值并不明确,亟需从单细胞水平分辨CTC中具有诊断价值的活性细胞的分子及功能特征。本研究的主要目标是构建基于微流控的CTC单细胞捕获分析系统,实现对CTC单细胞的分子及功能异质性的多维度解析,为基于CTC的临床肿瘤诊疗提供新的研究体系和检测策略。取得的主要成果是(1)创建了基于螺旋结构与单细胞捕获阵列相结合的级联式微流控系统以及基于细胞大小及侵袭力分析相结合的微流控系统,成功实现单细胞CTC的高效捕获以及增殖、迁移、侵袭等多重功能表型的动态分析,首次发现CTC在单细胞水平的侵袭表型异质性与大肠癌转移相关。(2)将上述单细胞微流控分析系统与基于核酸适配体W3的分子信标相结合,发现单细胞CTC中特定分子表达水平与临床具有相关性,证实单细胞CTC中W3靶标表达异质性与大肠癌转移相关。(3)创建了液体操控机器人控制下的“吹麦法”CTC单细胞分离捕获系统,提出单细胞CTC蛋白质组学分析流程。首次实现了CTC在单细胞水平的深度蛋白质组学分析。首次发现,肿瘤患者来源的CTC存在单细胞水平的蛋白质组特征异质性,成功将单细胞CTC蛋白质组学特征用于监测肺癌治疗反应。(4)创建了基于液滴微流控的单细胞迁移能力分析系统,结合质谱技术,首次在单细胞水平表征并发现了CTC迁移表型的蛋白质组学特征,为基于组学特征进行肿瘤诊断提供了新思路。(5)创建了基于液滴微流控的细胞共培养系统,结合质谱技术,首次实现共培养条件下特定功能表型的单细胞蛋白质组学分析,发现特定肿瘤相关成纤维细胞和肿瘤细胞亚群之间的相互作用蛋白,为分析复杂环境下的CTC功能及组学特征提供重要策略和技术方法。
核酸适配子W3识别的外泌体靶标蛋白的鉴定及其在介导大肠癌转移微环境形成中的作用
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批准号:81672920
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2016
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负责人:方瑾
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依托单位:
基于液滴微反应器的集成化PCR-RFLP基因突变检测平台的建立及在大肠癌靶向治疗中的应用
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批准号:21375149
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:方瑾
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依托单位:
集成化微流控肿瘤细胞侵袭定量分析系统的建立
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批准号:20875103
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2008
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负责人:方瑾
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依托单位:
PCR-温度梯度毛细管电泳微流控芯片基因突变检测系统的研究
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批准号:20375047
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项目类别:面上项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2003
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负责人:方瑾
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依托单位:
国内基金
海外基金