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关明教授：从体外诊断迈入体内诊断｜肿瘤标志物的基础与临床

泰然健康网
2025-05-18 22:23

近年来，肿瘤发病率和病死率呈逐年上升趋势，早期快速准确的诊断和个性化精准诊疗方案是提高肿瘤患者存活率的关键。因此，今天检验君为大家分享的是复旦大学附属华山医院检验医学科关明教授课题组关于肿瘤标志物的基础与临床研究前沿。

成纤维细胞外泌体携带的lncRNA CCAL促进结直肠癌耐药性

结直肠癌（CRC）是世界范围内肿瘤致死的主要病因之一。在中国，结直肠癌引起的死亡在所有肿瘤相关死亡中排第五位，发病率有逐年增长趋势。手术切除后化疗是最常用的治疗策略，但耐药性问题却一直影响着临床治疗效果。

日前，复旦大学附属华山医院检验医学科关明教授课题组的一项研究揭示了肿瘤基质及外泌体分泌lncRNA CCAL在结直肠癌耐药反应中的新机制，为改善耐药反应提供了潜在的作用靶点。该研究发表在《International Journal of Cancer》。

尽管关于肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）与肿瘤微环境中癌细胞之间相互作用已有不少研究，但CAFs如何影响邻近癌细胞的耐药性尚不清楚。lncRNA已被证明可调节细胞迁移、增殖和凋亡，并有助于多种肿瘤的发展，但在CRC中发挥着何种作用需要进一步探究。

该研究发现lncRNA CCAL可促进CRC细胞对奥沙利铂的耐药性，与CRC组织相比，CCAL在肿瘤基质中的表达更高。CCAL通过外泌体从肿瘤相关成纤维转移到肿瘤细胞中，抑制肿瘤细胞凋亡，增强肿瘤细胞对奥沙利铂的耐药反应。机制上，CCAL与mRNA稳定性蛋白HuR直接结合，增强β-catenin mRNA的稳定性和提高β-catenin蛋白水平，从而激活Wnt/β-catenin通路下游基因表达。

该研究证明了CAFs与CRC细胞的相互作用导致旁分泌信号来驱动基质介导的化疗耐药，并首次发现，CRC肿瘤间质表达的lncRNA CCAL水平显著升高，且CAFs通过CRC细胞中的HuR转移外泌体中的CCAL以激活Wnt/β-catenin信号通路，引发对化疗药物的耐药性。

研究人员表明，lncRNA CCAL可作为CRC化疗耐药的生物标志物和药物靶点，为CRC的基础研究和临床转化研究带来了新的思路和希望。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ijc.32608

lncRNA PiHL促进结直肠癌进展和化疗耐药性机制研究

P53是重要的肿瘤抑制因子，在DNA损伤和致癌信号等细胞应激中被激活，发挥肿瘤抑制作用。有研究表明位于异常染色体区域的lncRNA在肿瘤发展中的新作用，尽管lncRNA参与p53途径，但lncRNA在调节p53蛋白中的作用仍然未知。

日前，复旦大学附属华山医院检验医学科关明教授课题组的一项研究揭示了lncRNA PiHL在CRC中的临床意义、生物学功能和作用机制，并指出lncRNA PiHL是判断CRC患者预后的潜在标志物和潜在的抗耐药靶点。该研究发表在《Theranostics》。

该研究利用TCGA数据库中收录的CRC研究数据，构建全新的生物信息学分析模型，对LncRNA进行鉴定。应用qRT-PCR和基因芯片技术探索配对肿瘤和正常组织中lncRNA表达谱。应用多变量Cox回归分析评价特征在生存预测中的独立性，分子生物学方法探索CRC lncRNA功能的调节机制。

结果，研究人员寻找到在CRC中发挥癌基因作用，且负调控p53蛋白水平的lncRNA PiHL。PiHL在CRC中显着上调，并且PiHL的高表达是CRC患者不良预后的独立预测因子。通过体外和体内生物模型也证明，PiHL在维持细胞增殖和通过野生型p53依赖性方式诱导5-氟尿嘧啶（5-FU）耐药中至关重要。

在作用机制，PiHL发挥着分子平台（scaffold）的作用。PiHL通过增强GRWD1和RPL11蛋白复合物的形成，使MDM2从RPL11上脱离，不被RPL11抑制的MDM2进一步促进p53泛素化降解。此外，该研究还表明p53可以作为转录因子在转录水平激活PiHL的表达，提示p53与PiHL在CRC细胞中形成负调控环路，以促进CRC的进展和化学耐药性。

该研究阐明了癌细胞如何劫持PiHL-p53轴来促进CRC的进展和化疗耐药性。研究人员表示，PiHL在CRC的发生中起着致癌作用，是一个独立的预后因素，也是CRC患者潜在的治疗靶点。

文章链接：

https://www.thno.org/v10p0265.htm#headingAtop

单细胞测序分析肺癌脑转移患者脑脊液中循环肿瘤细胞的特征

肺癌脑转移是临床上常见且严重的病情，也是肺癌治疗失败的常见原因之一。非小细胞肺癌患者在病程中约有30%左右发生脑转移，脑脊液（CSF）的细胞学分析目前仍是肺癌脑转移的金标准，但是对CSF中循环的肿瘤细胞（CSF-CTCs）的研究目前并不深入。

日前，复旦大学附属华山医院检验医学科关明教授课题组的一项研究对肺腺癌软脑膜转移（LUAD-LM）患者和原发部位不明软脑膜转移（CUP-LM）患者CSF-CTCs标本进行了RNA水平的数字化检测找到候选基因，并阐明LUAD-LM的治疗方法和机制。该研究发表在《Clinical and Translational Medicine》。

研究人员从5例LUAD-LM患者和3例对照者中分离单个脑脊液细胞，对3792个单细胞转录组进行了测序，并用单细胞RNA测序（scRNA-seq）基因表达分析对CSF细胞进行了综合表征。

通过聚类和表达分析，研究人员在转录组水平上基于上皮标记、增殖标记和肺源性基因来定义CSF-CTCs。转移性CTC信号基因在代谢途径和细胞粘附分子分类方面丰富，这对肿瘤细胞的生存和转移至关重要。此外，研究发现患者脑脊液CTCs存在明显的异质性，通过量化异质性的程度，发现患者之间的异质性明显高于患者内部细胞之间的异质性。

这一研究结果可以通过转移部位、细胞周期基因和癌-睾丸抗原（CTA）表达谱的空间异质性以及显示间充质和肿瘤干细胞特性的CTC的比例来解释。CSF-CTCs转录组分析可以确定CUP-LM患者进展过程中的生物标志物。

该研究首次用scRNA-seq分析了CSF-CTCs的单细胞转录组特征，可促进LMs的早期检测和潜在治疗靶点的识别。研究人员表示，后续他们将建立一种基于RNA的CSF-CTCs数字检测方法，以帮助诊断LUAD-LMs，并关注CSF微环境和CSF-CTCs之间的相互作用。

文章链接：

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7737787/

新型氮化碳中空纳米调节器用于肿瘤精准诊疗

光动力疗法（PDT）是光敏剂在激光辐照下将氧气转变为毒性的活性氧的一种治疗方法，因其非侵入性、高效、可控等特性，在肿瘤治疗领域潜力巨大。而肿瘤乏氧状态和酸性的微环境，导致了不可逆性的癌细胞转移和低氧相关的治疗抵抗。因此，开发出具有氧气调节且抑癌效应显著的纳米平台迫在眉睫。

日前，复旦大学附属华山医院检验医学科关明教授与徐州医科大学药学院高丰雷教授团队联合设计并构建了一种修饰了靶向P-PEG-RGD聚合物的智能纳米调节器，用于乏氧肿瘤的多模态治疗。该研究成果发表在《ACS Nano》。

该纳米调节器R-NCNP主要由三部分构成：介孔硅负载的氮掺杂石墨烯量子点（N-GQD@HMSN）作为核心结构，在两种波长激光（630、980nm）辐照下，实现了协同的光热治疗和光动力治疗；介孔氮化碳（C3N4）层包覆于核心结构上，形成了特殊的壳-壳-芯结构。这种C3N4层不仅能够快速分解微环境的内源性水分子产生大量氧气，而且其本身可以作为高效的光敏剂，同步放大单线态氧的含量继而增强光动力治疗效果；靶向P-PEG-RGD聚合物的修饰，可以直接靶向于乏氧的肿瘤部位，有效解决了肿瘤积累不足、癌细胞穿透能力差和正常组织的毒性等难题，从而实现肿瘤的特异性诊断和治疗。

研究人员对纳米调节器的性能进行了检测，由于氮化碳光解水效应所持续产生的氧气气泡，反射超声光束并引起组织阻抗失衡，导致超声回波信号连续放大。R-NCNP调节器本身中空的特性，进一步增强了超声成像的信号。另外，氮掺杂石墨烯量子点本身存在的荧光示踪特性和光热效能，实现了高精度、高空间分辨率和高灵敏度的超声/荧光/光热的多模态成像，这不仅增加了癌症诊断的精确性，并达到了治疗效果的实时监控。

研究人员表示，该多功能纳米调节器以其独特的高效、靶向、多模态成像优势，可有效实现对肿瘤组织的精准打击和正常组织的有效保护，为临床耐药和晚期肿瘤的精准治疗提供了策略。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b08737

新型纳米结构用于细胞内miR-21的荧光成像和拉曼定量以及光热治疗

有研究表明MicroRNA-21（miR-21）可以作为癌症早期诊断以及预后的生物标志物，但miR-21的低丰度特性和复杂的细胞内环境使得在细胞内同时进行miR-21的成像和绝对定量充满挑战性。

日前，复旦大学附属华山医院检验医学科关明教授与徐州医科大学药学院高丰雷教授团队设计了一种基于金纳米双锥体马达（AuNBPs motor）/金纳米粒子探针（AuNPs probe）的靶向激活的核-卫星纳米结构(CS nanostructure)组装体，可以同时进行双信号成像、细胞内miR-21定量和癌症光热治疗。该研究发表在《Small》。

研究人员首先构建了AuNBPs motor和AuNP probe两种探针，随后将AuNBPs motor和AuNP probe与肿瘤细胞一起孵育，当AuNBPs motor和AuNP probe进入细胞后，miR-21触发AuNBPs motor运行，游离出大量信号链，荧光信号放大。

AuNBPs motor的水解产物与AuNP probe反应，生成带有双荧光基团的杂交链以及CS nanostructure，再次增强的荧光信号可用于细胞内miR-21的原位成像。同时，存在于CS nanostructure间隙中的大量腺嘌呤碱基的SERS信号被显著增强，SERS信号可用于细胞内miR-21浓度的绝对定量。在荧光成像指导下，CS nanostructure可以吸收近红外光生成热量从而杀死肿瘤细胞。

当AuNBPs motor/AuNP probe进入细胞后，miR-21会触发AuNBPs motor与AuNP probe之间的反应，形成CS纳米结构组装体。在组装CS纳米结构的过程中，伴随着来自TAAMRA的强烈荧光信号和来SERS信号。荧光信号用于成像细胞内miR-21水平，而SERS信号用于细胞内miR-21的绝对定量，CS纳米结构充当光热治疗的光敏剂。

该策略可以成功地对单个细胞中的miR-21进行成像和定量，同时还能区分正常细胞和肿瘤细胞。此外，在荧光信号的引导下，该组状体能通过光热治疗杀死肿瘤细胞并抑制肿瘤生长。

研究人员表示，该CS nanostructure组装体对于揭示疾病与细胞内的miR-21表达变化之间的关系，以及疾病的临床诊断与治疗都具有重要的意义，在癌症诊断和治疗中有巨大的应用潜力。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202005511

第99期前沿报道到此结束

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