DNA纳米光刻构建高度有序的微流控纳米界面

近日，上海交通大学分子医学研究院杨朝勇团队和胃肠外科赵刚团队合作，在液体活检新方法及临床应用研究方面取得重要进展，相关研究以《DNA纳米光刻构建高度有序的微流控纳米界面，并用于高效捕获和释放循环肿瘤细胞》（DNA Nanolithography Enables Highly Ordered Recognition Interface in Microfluidic Chip for Efficient Capture and Release of Circulating Tumor Cells）为题发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition），影响因子为12.257。

目前临床上肿瘤诊断主要依赖组织活检，但存在侵入性强、易产生并发症、采样偏差性大等局限。基于血液中循环靶标的体外检测（“液体活检”）只需抽取外周血检测，是近年来新兴的肿瘤诊断技术。

与传统组织活检相比，检测原发或转移灶中脱离进入外周血循环的肿瘤细胞（CTC）具有肿瘤分子信息全、侵入性小、取样方便等优势。CTC分析技术的挑战在于如何从数亿个血细胞中识别捕获数个到数十个痕量的CTC，其难度堪比大海捞针。

针对这一挑战，分子医学研究院杨朝勇团队和胃肠外科赵刚团队联合攻关，提出了微流控芯片DNA纳米光刻新策略（ApTDN-Chip），突破了微流控界面上无法有序、精准排布识别分子的瓶颈，实现了CTC的高效捕获及下游分析。

ApTDN-Chip通过DNA框架实现了识别分子（核酸适体）在微流控界面上可控排列成高度有序、且直立的纳米形貌，突破了传统微流控界面由于修饰不均一导致的捕获效率低的问题。

通过多例临床样本测试，团队验证了所发展的芯片仅需0.5mL外周血就可有效区分胃肠癌患者。

此外，DNA框架结构在界面上合理的空间间距降低了核酸适体的局部拥挤，使核酸酶更易于水解核酸适体，从而保证了CTC高效无损释放，实现下游的细胞培养及基因突变检测。

该团队还将此技术应用于临床上疑难患者的精准诊疗中。某晚期胃癌患者由于存在凝血功能障碍无法进行穿刺活检，且临床一线、二线抗癌药物均无法良好缓解病情。因此，杨朝勇团队和赵刚团队利用发展的液体活检新技术，对该名患者外周血中捕获的CTC进行测序，得到患者基因突变图谱，从而精准选择靶向药物，用药后患者病情部分缓解。

该研究由分子医学研究院和胃肠外科联合攻关完成，联合团队负责人杨朝勇和赵刚为共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金和上海高水平地方高校创新团队等项目支持。