课题基金 / 基金详情

面向癌症精准诊疗的高密度微腔阵列式多重数字PCR芯片

批准号:
61771078
项目类别:
面上项目
资助金额:
16.0 万元
负责人:
李刚
依托单位:
学科分类:
生物电子学与生物信息处理
结题年份:
2018
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
易琳、姜森林、杨超、库晓永、周玲、宁勇峰

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
获取患者的基因变异信息是实现癌症精准治疗的关键。近年来具有简便、无创优势的循环肿瘤DNA(ctDNA)检测被视为实现癌症精准诊疗突破的重要手段。但是由于患者外周血中ctDNA含量极低且肿瘤遗传变异存在异质性和复杂性,目前常规基因诊断技术的灵敏度和准确性还难以满足ctDNA临床检测的需求。最近,高灵敏度的数字PCR技术的出现,为基于ctDNA检测的癌症精准治疗带来了希望,显示了很好的临床应用前景。但是现有数字PCR平台存在一些严重不足,如昂贵的仪器装备、复杂的操作流程和较弱的多重检测能力等,影响了该技术在临床实际中的应用。本项目拟研究一种新型多重数字PCR芯片,该芯片利用高密度微腔阵列结合无源微流体驱动技术实现样品的数字化分解,同时采用分区预存引物实现多重PCR检测,可很好地克服现有数字 PCR 技术在临床实际应用中的关键瓶颈问题,有望为临床肿瘤的精准医疗提供一种有效的分子生物学检测手段。
英文摘要
The identification of genetic mutations in cancer patients is key to cancer precision therapy. Recently, the analysis of circulating tumor DNA (ctDNA) in plasma is regarded as one of the most important diagnostic tools for cancer precision therapy due to its non-invasive, convenient, and specific properties. However the conventional ctDNA detection methods have insufficient sensitivity or patient coverage for broad clinical applicability due to very low ctDNA level and tumor heterogeneity. Now, the advent of digital PCR has greatly improved the precision and sensitivity of mutated gene measurements, which shows promise for the noninvasive detection of cancers. Although digital PCR technique has been shown to be promising, it still has some shortcomings for the clinical practices, such as expensive instrumentation, complicated procedure, and poor multiplexing capability. This program presents a novel digital PCR chip based on the high-density and multi-area microcavity array combined with a power-free pumping to overcome the bottlenecks of the current digital PCR. Without requiring any external connections or pumping equipments, this chip allows low-cost and easy-to-use detection of ctDNA, which greatly improves the clinical practicability of digital PCR. Such simple and efficient approach holds promise to provide an efficient tool for cancer precision therapy.
获取患者的基因变异信息是实现癌症精准治疗的关键。近年来具有简便、无创优势的循环肿瘤DNA(ctDNA)检测被视为实现癌症精准诊疗突破的重要手段。但是由于患者外周血中ctDNA含量极低且肿瘤遗传变异存在异质性和复杂性,目前常规基因诊断技术的灵敏度和准确性还难以满足ctDNA临床检测的需求。最近,基于微流控技术的高灵敏度数字PCR技术的出现,为基于ctDNA检测的癌症精准治疗带来了希望,显示了很好的临床应用前景。但是现有数字PCR平台存在一些严重不足,如昂贵的仪器装备、复杂的操作流程和较弱的多重检测能力等,影响了该技术在临床实际中的应用。本项目针对现有数字PCR系统的上述局限开展了一种简易多重数字PCR芯片的研究,主要研究内容包括:①针对数字PCR技术对PCR反应体系大规模数字化分解的需求,以及微纳尺度下液滴易于挥发的问题,成功设计并制作了具有低挥发性能且集成高密度皮升级微腔阵列的数字PCR芯片(8×20000个微腔);②探索基于PDMS薄膜透气特性结合预脱气处理的简便微流体操控技术,建立了基于微腔阵列结合表面张力作用的规模化液样快速数字化分解新方法,成功实现了液样在高密度微腔阵列中的无源快速分配(分配时间<10min);③探索基于微腔充样结合冷冻干燥方法的扩增引物分区预储存技术(8重检测),建立了可实现多重数字PCR检测的技术方案。本项目所研制的芯片通过结合高密度微腔阵列和预脱气集成式“真空微泵”技术成功实现了样品的快速、自动的数字化分解,同时也成功实现了芯片上多重引物的分区预存储技术方案,为下一步实现多重数字PCR检测奠定了技术基础,可很好地克服现有数字 PCR 技术在临床实际应用中的关键瓶颈问题,有望为临床肿瘤的精准医疗提供一种有效的分子生物学检测手段。另外,本项目研究过程中共发表论文18篇(其中SCI论文9篇),申请专利1项,培养研究生4名(其中博士生1名,硕士生3名)。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Programmable droplet manipulation by combining a superhydrophobic magnetic film and an electromagnetic pillar array
通过结合超疏水磁性薄膜和电磁柱阵列进行可编程液滴操纵
DOI: 10.1016/j.snb.2018.02.074
发表时间: 2018-06
期刊: Sensors and Actuators B: Chemical
影响因子: --
作者: [Yang Chao, Zhang Zongwei, Li Gang]
通讯作者: Li Gang
A novel magnet-actuated droplet manipulation platform using a floating ferrofluid film.
一种使用浮动铁磁流体薄膜的新型磁驱动液滴操纵平台。
DOI: 10.1038/s41598-017-15964-8
发表时间: 2017-11-16
期刊: Scientific reports
影响因子: 4.6
作者: [Yang C, Li G]
通讯作者: Li G
Magnetically Responsive Superhydrophobic Surface: In Situ Reversible Switching of Water Droplet Wettability and Adhesion for Droplet Manipulation
磁响应超疏水表面:水滴润湿性和粘附力的原位可逆切换,用于液滴操纵
DOI: 10.1021/acsami.8b04190
发表时间: 2018-06-13
期刊: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子: 9.5
作者: [Yang, Chao, Wu, Lei, Li, Gang]
通讯作者: Li, Gang
Low-cost rapid prototyping of glass microfluidic devices using a micromilling technique
使用微铣削技术对玻璃微流体装置进行低成本快速原型制作
DOI: 10.1007/s10404-018-2104-y
发表时间: 2018-08-01
期刊: MICROFLUIDICS AND NANOFLUIDICS
影响因子: 2.8
作者: [Ku, Xiaoyong, Zhang, Zongwei, Li, Gang]
通讯作者: Li, Gang
9
    仿生细胞力-形-电微环境的构建及其应用于心肌组织工程的研究
    • 批准号:
      61974012
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      59.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      李刚
    • 依托单位:
    耦合微流控功能的三维神经微电极阵列及其应用研究
    • 批准号:
      61271161
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      76.0万元
    • 批准年份:
      2012
    • 负责人:
      李刚
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金