面向乳腺癌精准诊疗的循环肿瘤细胞单细胞分析芯片研究
批准号:
31870992
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
胡志远
依托单位:
学科分类:
纳米生物学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
周金妹、李仁、贾斐、李健斌、钱怡霞、方治国、史方浩
中文摘要
利用微流控技术检测循环肿瘤细胞(CTC)并进行单细胞基因分析对癌症精准诊疗有重要意义。现有技术对CTC鉴定及计数仍依赖于主观判读免疫荧光,也无法单细胞CTC分子诊断。本项目提出用单块微流控芯片完成血液过滤、CTC分离、精准鉴定及计数、单细胞基因扩增的策略,进一步整合计算机图像分析和自动控制,形成多功能自动化CTC单细胞分析系统,避免了在芯片外转移细胞和人工鉴定免疫荧光,从根本上消除稀有CTC的实验损失及检验者的主观误差。采用该策略,有望实现:向芯片内直接输入全血,在2小时内获得CTC精确数量和蛋白表达情况,4小时内获得每个CTC的单细胞基因扩增产物。基于上述CTC单细胞分析技术,本项目将通过循证医学研究,探索CTC单细胞分析对病理组织主要分子诊断信息的覆盖度和一致性,并研究基于CTC的分子诊断与临床疗效及疾病进展的拟合程度,从而为将CTC单细胞分子诊断用于癌症精准诊疗奠定理论和技术基础。
英文摘要
Utilizing microfluidic technology to enumerate and genetically sequence circulating tumor cells (CTC) at single cell level is likely to remarkably benefit the tumor precision medicine. Existing CTC technologies are still with defects of relying on manually interpreting immune-fluorescent images, as well as lacking of molecular diagnosis on single cells. This proposal is aiming at developing a multi-functional microfluidic chip to simultaneously accomplish blood filtering, CTC isolating, identifying, enumerating and single cell gene amplifying. By furtherly integrating unique image interpreting algorithm and automatic control, a multifunctional automatic CTC single cell analysis system will be developed to avoid off-chip cell transfer and manually interpreting, therefore eliminating the loss of rare cells and the human bias. We intend to realize that by directly processing whole blood, the precise CTC numbers and its protein expression status will be acquired in 2 hours while the gene amplification products of each and every CTC will be provided in 4 hours. By employing such technology, we will compare the coverage and consistency of molecular information acquired from CTC and tumor biopsy, respectively. Furtherly, we will explore if CTC can be used to predict the tumor progression and therapy effect, laying both theoretical and technical foundations for applying CTC single cell analysis in the frontier of cancer precise diagnosis and treatment.
本项目针对循环肿瘤细胞的单细胞基因分析等方面的关键问题,研制出了一套基于微流控芯片的单细胞基因分析方法,产生了一系列科研成果。首先,该芯片集成了单细胞捕获、鉴定、裂解和原位MDA扩增的功能,并可检测单细胞突变丰度变化情况。此外,基于N-钙粘蛋白靶向多肽构建了一种新型的间质型CTC捕获的方法,并在单细胞转录组水平获得了异质型CTC的基因表达谱。其次,构建了一个集血液过滤、CTC富集、CTC分离鉴定、CTC裂解和全基因组扩增为一体的自动化微流控芯片SCIGA-Chip,实现了“全血输入,单细胞全基因组扩增产物输出”的单细胞分析策略。最终,实现了CTC用于乳腺癌患者新辅助治疗疗效及预后预测的临床探索性研究。该项目通过CTC的单细胞分析获得每个患者的肿瘤分型、药物靶点和耐药基因等信息,为肿瘤早期诊断、制定精准诊疗方案及预后评估等临床研究提供新的思路与新的方法。
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A Microfluidic Chip for Screening and Sequencing of Monoclonal Antibody at a Single-Cell Level
用于单细胞水平单克隆抗体筛选和测序的微流控芯片
DOI:
10.1021/acs.analchem.1c00918
发表时间:
2021
期刊:
Analytical Chemistry
影响因子:
7.4
作者:
[Zhang Weikai, Li Qin, Jia Fei, Hu Zhiyuan, Wei Zewen]
通讯作者:
Wei Zewen
Synergetic estrogen receptor-targeting liposome nanocarriers with anti-phagocytic properties for enhanced tumor theranostics
具有抗吞噬特性的协同雌激素受体靶向脂质体纳米载体,用于增强肿瘤治疗学
DOI:
10.1039/c8tb03351j
发表时间:
2019
期刊:
Journal of Materials Chemistry B
影响因子:
7
作者:
[Yuehua Wang, Zihua Wang, Yixia Qian, Linyang Fan, Chunyan Yue, Fei Jia, Jian Sun, Zhiyuan Hu, Weizhi Wang]
通讯作者:
Weizhi Wang
Diagnostic AI Modeling and Pseudo Time Series Profiling of AD and PD Based on Individualized Serum Proteome Data.
基于个性化血清蛋白质组数据的 AD 和 PD 诊断 AI 建模和伪时间序列分析
DOI:
10.3389/fbinf.2021.764497
发表时间:
2021
期刊:
FRONTIERS IN BIOINFORMATICS
影响因子:
--
作者:
[Zhang, Jianhu, Zhang, Xiuli, Sh, Yuan, Liu, Benliang, Hu, Zhiyuan]
通讯作者:
Hu, Zhiyuan
A Microfluidic Chip for Efficient Circulating Tumor Cells Enrichment, Screening, and Single-Cell RNA Sequencing
用于高效循环肿瘤细胞富集、筛选和单细胞 RNA 测序的微流控芯片
DOI:
10.1002/pmic.202000060
发表时间:
2021-01-12
期刊:
PROTEOMICS
影响因子:
3.4
作者:
[Shi, Fanghao, Jia, Fei, Hu, Zhiyuan]
通讯作者:
Hu, Zhiyuan
CaSee: A lightning transfer-learning model directly used to discriminate cancer/normal cells from scRNA-seq
CaSee:直接用于从 scRNA-seq 中区分癌症/正常细胞的闪电迁移学习模型
DOI:
10.1101/2022.02.10.480003
发表时间:
2022-02
期刊:
Oncogene
影响因子:
8
作者:
[Yuan Sh, Xiuli Zhang, Zhimin Yang, Jierong Dong, Yuanzhuo Wang, Ying Zhou, Xuejie Li, Caixia Guo, Zhiyuan Hu]
通讯作者:
Zhiyuan Hu
共 19 条
基于CTC技术体系的DS-8201疗效预测和监测及耐药特征研究
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批准号:32471456
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2024
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负责人:胡志远
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依托单位:
高内涵多肽纳米自组装体筛选和分析系统
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批准号:--
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项目类别:国家重大科研仪器研制项目
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资助金额:725万元
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批准年份:2020
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负责人:胡志远
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依托单位:
识别循环肿瘤细胞的类肽纳米片层研究
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批准号:31470049
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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:2014
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负责人:胡志远
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依托单位:
利用高通量SPR微阵列芯片对类肽-蛋白亲和作用的研究
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批准号:31270875
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2012
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负责人:胡志远
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依托单位:
国内基金
海外基金