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南京大學
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模擬腫瘤血行轉移的微流控平臺用于循環腫瘤細胞的侵襲性評估

2024-04-03 14:26:03
云上高博會 http://www.gxf2npi.xyz
所屬領域:
生物、醫藥及醫療機械
項目成果/簡介:

1. 痛點問題

腫瘤轉移是導致絕大多數癌癥病人死亡的主要原因,其過程包括腫瘤細胞的脫落、在血液或淋巴系統中的遷移、以及在新位置的定植形成次級腫瘤。然而,在這個過程中,定植成功的循環腫瘤細胞比例不足千分之一,這揭示了腫瘤轉移過程中存在的高度選擇性和復雜性。目前,對于腫瘤細胞在外滲過程中微環境中的行為,特別是在單細胞層面上的糖代謝特征的理解仍然存在限制,這制約了對腫瘤轉移機理深入理解和有效干預的能力。此外,當前的腫瘤診斷技術往往缺乏能夠實時監測和無損檢測單細胞代謝活動的高通量方法。

2. 解決方案

南京大學的研究團隊開發了一種創新的高通量陣列微流控芯片,該芯片通過模擬腫瘤血行轉移的過程,結合載酶金屬有機框架能夠實時無損地監測單細胞內外的代謝物濃度變化。基于癌細胞特有的有氧糖酵解代謝特性,該平臺能夠有效識別癌細胞并評估其成瘤潛力。通過該技術,研究團隊能夠在單細胞層面上實現癌細胞的“糖代謝”特征分析,為評估癌細胞的遠端成瘤能力提供了新的途徑。

應用范圍:

該技術的開發不僅能夠促進對腫瘤轉移機理的深入理解和有效干預,還有望在腫瘤早期診斷、監測治療效果及藥物開發等領域發揮重要作用。具備實時、高通量、無損和高精度的特點,該平臺預期將為醫學研究提供強有力的工具,同時,對于提高臨床腫瘤診斷的準確性和治療的個性化水平具有重要意義。隨著精準醫療領域的不斷發展,該技術有望成為推動未來醫療創新的關鍵因素之一。

特別是,該平臺能夠直接應用于未經處理的全血樣本中,對循環腫瘤細胞的捕獲和分析展現出極高的靈敏度和準確性。這一特點讓其在液體活檢領域,即通過血液樣本進行腫瘤檢測和監測,具有巨大的應用潛力。液體活檢因其無創性和能夠反映腫瘤全貌的優勢而被視為腫瘤診斷和監測的未來趨勢,而該技術的發展正好符合這一趨勢的需求。

此外,通過對不同類型腫瘤細胞的糖代謝特征進行分析,該平臺還能夠輔助藥物研發和治療方案的設計,特別是在針對腫瘤代謝途徑的靶向治療領域。對于藥物篩選和評估過程中,能夠提供更為精準的細胞層面信息,加速新藥的開發和上市進程。

綜上所述,基于載酶金屬有機框架的微流控平臺用于循環腫瘤細胞的單細胞代謝物分析的技術,不僅在科學研究領域展現出獨特的價值,在臨床應用和藥物開發方面也具有廣闊的應用前景和市場潛力。隨著該技術的進一步優化和應用推廣,預計將為腫瘤患者提供更為精準和個性化的診斷治療解決方案,為人類健康和生命科學的發展做出重要貢獻。

效益分析:

1) 通過利用載酶金屬有機框架實現的高通量陣列微流控平臺,為單細胞代謝物分析提供了一種前所未有的實時無損檢測方法;

2) 準確識別癌細胞并評估其遠端成瘤能力,揭示了單細胞層面上的糖代謝特征與腫瘤轉移潛力之間的關聯,為腫瘤早期診斷和治療提供了新的策略;

3) 通過構建具有高捕獲效率和無交叉污染的單細胞微環境模擬平臺,提高了腫瘤細胞代謝分析的準確性和可靠性,有助于推動精準醫療和個性化治療的發展。

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