ofCS成為CTC多癌種檢測新靶標：Cytation如何賦能癌癥早篩技術革新
癌癥早期診斷與精準治療始終是醫(yī)學研究的核心挑戰(zhàn)。液體活檢作為非侵入性檢測技術，通過分析循環(huán)腫瘤細胞（CTCs）、細胞外囊泡及循環(huán)腫瘤 DNA（ctDNA）等血液生物標志物，可實現(xiàn)腫瘤的早期診斷、預后評估和療效監(jiān)測。其中，CTCs 作為癌癥轉(zhuǎn)移的“前哨細胞”，且攜帶腫瘤表型和基因型信息，是研究最多的液體分析物之一。
然而， CTCs 在血液中的極低豐度及高度異質(zhì)性，導致傳統(tǒng)檢測技術受限于癌種特異性及細胞表型變異，對非上皮來源或低表達上皮標志物的 CTCs 檢測效果不佳、通用性不足，給其在臨床常規(guī)應用中帶來了相當大的挑戰(zhàn)。
近期，一篇題為“Multi-cancer detection of circulating tumor cells by targeting oncofetal chondroitin sulfate”的突破性成果，發(fā)表在 npj precision oncology 期刊上，該研究提出了一種基于靶向癌胚硫酸軟骨素（Oncofetal Chondroitin Sulfate, ofCS）的泛癌種 CTCs 檢測技術，通過特異性識別靶腫瘤細胞表面特異性糖基化修飾，實現(xiàn)了對多種實體瘤（包括上皮和非上皮來源）的高效檢測，為多癌種早期診斷與個體化治療提供了新型生物標志物及更易操作的檢測方法。
一、文章概述：聚焦 ofCS，構建廣譜 CTCs 檢測新體系
研究顯示癌胚硫酸軟骨素（ofCS）這種糖基化修飾在多種惡性腫瘤中高表達，而在正常成人組織中幾乎不表達，這種獨特的生物學特性使其成為 CTCs 檢測的理想分子標志物。
該研究團隊通過化學偶聯(lián)技術，將生物素化的瘧原蟲蛋白 rVAR2（ofCS 特異性結(jié)合配體）偶聯(lián)到攜帶多個鏈霉親和素分子和 PE 熒光團的葡聚糖骨架上，使得 rVAR2 蛋白的親合力更高，同時增強了熒光信號，從而成功構建了高靈敏度、高特異性的 CTCs 檢測探針。
方法學進展：多維度驗證確保技術可靠性
01 探針設計與優(yōu)化
通過分子動力學模擬與結(jié)構生物學分析優(yōu)化 rVAR2 與葡聚糖的偶聯(lián)方式，顯著提升了探針在復雜血液環(huán)境中的穩(wěn)定性及結(jié)合效率。
實驗驗證表明(圖1)：優(yōu)化后的探針對 ofCS 陽性 CTCs 展現(xiàn)出高度特異性結(jié)合，而對健康供體 PBMCs 的結(jié)合極低；進一步通過突變體對照（DBL1-ID2a 突變體）、酶解實驗（肝素酶/軟骨素酶預處理）及競爭抑制實驗（可溶性硫酸乙酰肝素/硫酸軟骨素）證明，該結(jié)合特異性由癌細胞表面硫酸軟骨素（CS）介導，rVAR2 的結(jié)合與細胞系的 EpCAM 或 CK 狀態(tài)無關。
圖 1 | rVAR2:dextran 以高特異性結(jié)合癌細胞上的硫酸軟骨素
02 體外功能驗證
為了驗證 rVAR2:dextran 對癌細胞與 PBMC 的特異性區(qū)分功能，將 10/50/100 個癌細胞摻入健康人血樣，經(jīng)離心去血漿裂紅后，與 rVAR2:dextran 復合物及 CD45/CD66b/CD16 的熒光抗體共孵育。染色固定后，通過 Cytation 5 細胞成像多功能微孔板檢測儀進行分析，DAPI+ 結(jié)合表型標記（ofCS+/CD45−/CD66b−/CD16−）鑒定 CTCs (圖2a)。平均癌細胞回收率＞50%，且不受參入細胞數(shù)量影響，證實該方法對 CTCs 檢測具有高靈敏度與可靠性 (圖2b)。
圖 2 | rVAR2:dextran 復合物檢測摻入血液中的癌細胞
03 臨床概念驗證
為評估 rVAR2:dextran 染色法在 CTCs 檢測中的臨床適用性，研究團隊在兩個獨立的患者隊列中進行了測試：i）晚期癌癥患者；ii）疑似但未確診癌癥的患者。
晚期癌癥患者隊列
圖 3 | 晚期癌癥患者中 ofCS + CTCs 的檢測
圖 4 | 形態(tài)多樣的 CS + CTCs 檢測
疑似但未確診癌癥的患者隊列
研究者將 rVAR2:dextran 染色法應用于一組患有嚴重非特異性癥狀或癌癥體征（如疲勞、體重減輕或彌漫性疼痛）的患者（n = 80），包括了各種類型的癌癥、自身免疫性疾病或感染。
80 名患者中有 11 名 (13.75%) 被診斷出患有癌癥，包括血液系統(tǒng)癌癥 (n=4) 和惡性實體瘤 (n=7)。血液樣本分析顯示，在 4 名 (57.1%) 實體瘤（結(jié)直腸癌或前列腺癌）患者中檢測到了 ofCS+CTCs (表1) 。未觀察到 ofCS 陽性與癌癥分期或轉(zhuǎn)移的存在之間存在明顯相關性。
在 4 名被診斷患有血液系統(tǒng)癌癥（多發(fā)性骨髓瘤）的患者中，有 1 名患者的血液樣本中存在 37 個 CS 陽性且 CD45 陰性的循環(huán)腫瘤細胞 (表1)。
在 69 名未獲癌癥初步診斷患者中，有 6 名 (8.7%) 檢測到了 CTCs (表2)，其中兩名患者曾有乳腺癌或淋巴瘤病史但采血時無復發(fā)證據(jù)。而另一位患者在 15 個月之后的隨訪中被診斷為 III 期基底鱗狀細胞癌。這一發(fā)現(xiàn)提示，CTCs 檢測可能較傳統(tǒng)臨床診斷提前數(shù)月識別腫瘤發(fā)生/轉(zhuǎn)移風險，為癌癥早期干預提供關鍵時間窗口。
總結(jié)與討論
基于 rVAR2:dextran 探針的多癌種 CTCs 檢測技術及其轉(zhuǎn)化應用潛力
這篇研究建立的 ofCS 靶向 CTCs 檢測技術，突破了傳統(tǒng)方法的癌種限制，實現(xiàn)了多癌種 CTCs 的通用檢測，提高了其在各種癌癥環(huán)境中的臨床效用。與傳統(tǒng)方法相比，rVAR2:dextran 染色法無需富集步驟，其高靈敏度與特異性為癌癥早期診斷提供了新的液體活檢工具，有助于在腫瘤可治愈階段發(fā)現(xiàn)病變。
同時，該技術可動態(tài)監(jiān)測 CTCs 數(shù)量的變化，為評估治療效果及預后判斷提供客觀指標，推動癌癥個體化治療的發(fā)展。
二、Cytation：科研攻堅的核心技術支撐
在這篇研究中，Cytation 細胞成像多功能微孔板檢測儀在CTCs檢測及鑒定方法開發(fā)中發(fā)揮了主要技術支撐作用：
Cytation ，一站式細胞檢測與成像分析解決方案
關于安捷倫細胞分析
安捷倫細胞分析平臺包括xCELLigence RTCA實時細胞分析儀、NovoCyte系列流式細胞儀、Seahorse能量代謝分析儀以及Synergy系列微孔板檢測儀和Cytation 系列（共聚焦）細胞成像多功能微孔板檢測儀。安捷倫細胞分析平臺聚焦基礎科研與細胞與基因治療產(chǎn)品的開發(fā)全流程，作為適配新一代療法的強大分析工具，提供多方位的細胞效力檢測和深度的細胞分析，并致力于研發(fā)、生產(chǎn)質(zhì)控以及臨床的全方位檢測與分析方案開發(fā)。
然而， CTCs 在血液中的極低豐度及高度異質(zhì)性，導致傳統(tǒng)檢測技術受限于癌種特異性及細胞表型變異，對非上皮來源或低表達上皮標志物的 CTCs 檢測效果不佳、通用性不足，給其在臨床常規(guī)應用中帶來了相當大的挑戰(zhàn)。
近期，一篇題為“Multi-cancer detection of circulating tumor cells by targeting oncofetal chondroitin sulfate”的突破性成果，發(fā)表在 npj precision oncology 期刊上，該研究提出了一種基于靶向癌胚硫酸軟骨素（Oncofetal Chondroitin Sulfate, ofCS）的泛癌種 CTCs 檢測技術，通過特異性識別靶腫瘤細胞表面特異性糖基化修飾，實現(xiàn)了對多種實體瘤（包括上皮和非上皮來源）的高效檢測，為多癌種早期診斷與個體化治療提供了新型生物標志物及更易操作的檢測方法。
一、文章概述：聚焦 ofCS，構建廣譜 CTCs 檢測新體系
研究顯示癌胚硫酸軟骨素（ofCS）這種糖基化修飾在多種惡性腫瘤中高表達，而在正常成人組織中幾乎不表達，這種獨特的生物學特性使其成為 CTCs 檢測的理想分子標志物。
該研究團隊通過化學偶聯(lián)技術，將生物素化的瘧原蟲蛋白 rVAR2（ofCS 特異性結(jié)合配體）偶聯(lián)到攜帶多個鏈霉親和素分子和 PE 熒光團的葡聚糖骨架上，使得 rVAR2 蛋白的親合力更高，同時增強了熒光信號，從而成功構建了高靈敏度、高特異性的 CTCs 檢測探針。
方法學進展：多維度驗證確保技術可靠性
01 探針設計與優(yōu)化
通過分子動力學模擬與結(jié)構生物學分析優(yōu)化 rVAR2 與葡聚糖的偶聯(lián)方式，顯著提升了探針在復雜血液環(huán)境中的穩(wěn)定性及結(jié)合效率。
實驗驗證表明(圖1)：優(yōu)化后的探針對 ofCS 陽性 CTCs 展現(xiàn)出高度特異性結(jié)合，而對健康供體 PBMCs 的結(jié)合極低；進一步通過突變體對照（DBL1-ID2a 突變體）、酶解實驗（肝素酶/軟骨素酶預處理）及競爭抑制實驗（可溶性硫酸乙酰肝素/硫酸軟骨素）證明，該結(jié)合特異性由癌細胞表面硫酸軟骨素（CS）介導，rVAR2 的結(jié)合與細胞系的 EpCAM 或 CK 狀態(tài)無關。
圖 1 | rVAR2:dextran 以高特異性結(jié)合癌細胞上的硫酸軟骨素
02 體外功能驗證
為了驗證 rVAR2:dextran 對癌細胞與 PBMC 的特異性區(qū)分功能，將 10/50/100 個癌細胞摻入健康人血樣，經(jīng)離心去血漿裂紅后，與 rVAR2:dextran 復合物及 CD45/CD66b/CD16 的熒光抗體共孵育。染色固定后，通過 Cytation 5 細胞成像多功能微孔板檢測儀進行分析，DAPI+ 結(jié)合表型標記（ofCS+/CD45−/CD66b−/CD16−）鑒定 CTCs (圖2a)。平均癌細胞回收率＞50%，且不受參入細胞數(shù)量影響，證實該方法對 CTCs 檢測具有高靈敏度與可靠性 (圖2b)。
圖 2 | rVAR2:dextran 復合物檢測摻入血液中的癌細胞
03 臨床概念驗證
為評估 rVAR2:dextran 染色法在 CTCs 檢測中的臨床適用性，研究團隊在兩個獨立的患者隊列中進行了測試：i）晚期癌癥患者；ii）疑似但未確診癌癥的患者。
晚期癌癥患者隊列
晚期癌癥患者隊列（n = 28）包括 11 種不同類型的癌癥，既有上皮性也有非上皮性，只有表型同時為 ofCS+/DAPI+/CD45−/CD66b−/ CD16− 的細胞才被定義為 CTCs。
在 25 名患有上皮性癌癥的患者中，有 6 名 (24%) 檢測到 ofCS+ CTC，每 4 mL 全血中 CTC 數(shù)量在 1 至 127 個之間，而在 3 名非上皮性癌癥患者中，有 3 名 (100%) 在相同血量中檢測到 1 或 2 個 ofCS+ CTC (圖 3a)。在 13 名健康捐贈者的血液樣本中未檢測到 ofCS+ 細胞，突顯了 rVAR2:dextran 染色法的癌癥特異性。
除了不受組織來源的影響之外，這種 ofCS 染色方法也不需要預先富集 CTCs 就能識別形態(tài)多樣化的 CTCs。在可檢測到的 ofCS+ CTC 患者中，細胞形狀和大小表現(xiàn)出顯著的異質(zhì)性 (圖 3b 和圖 4)。
圖 3 | 晚期癌癥患者中 ofCS + CTCs 的檢測
圖 4 | 形態(tài)多樣的 CS + CTCs 檢測
疑似但未確診癌癥的患者隊列
研究者將 rVAR2:dextran 染色法應用于一組患有嚴重非特異性癥狀或癌癥體征（如疲勞、體重減輕或彌漫性疼痛）的患者（n = 80），包括了各種類型的癌癥、自身免疫性疾病或感染。
80 名患者中有 11 名 (13.75%) 被診斷出患有癌癥，包括血液系統(tǒng)癌癥 (n=4) 和惡性實體瘤 (n=7)。血液樣本分析顯示，在 4 名 (57.1%) 實體瘤（結(jié)直腸癌或前列腺癌）患者中檢測到了 ofCS+CTCs (表1) 。未觀察到 ofCS 陽性與癌癥分期或轉(zhuǎn)移的存在之間存在明顯相關性。
在 4 名被診斷患有血液系統(tǒng)癌癥（多發(fā)性骨髓瘤）的患者中，有 1 名患者的血液樣本中存在 37 個 CS 陽性且 CD45 陰性的循環(huán)腫瘤細胞 (表1)。
在 69 名未獲癌癥初步診斷患者中，有 6 名 (8.7%) 檢測到了 CTCs (表2)，其中兩名患者曾有乳腺癌或淋巴瘤病史但采血時無復發(fā)證據(jù)。而另一位患者在 15 個月之后的隨訪中被診斷為 III 期基底鱗狀細胞癌。這一發(fā)現(xiàn)提示，CTCs 檢測可能較傳統(tǒng)臨床診斷提前數(shù)月識別腫瘤發(fā)生/轉(zhuǎn)移風險，為癌癥早期干預提供關鍵時間窗口。
總結(jié)與討論
基于 rVAR2:dextran 探針的多癌種 CTCs 檢測技術及其轉(zhuǎn)化應用潛力
這篇研究建立的 ofCS 靶向 CTCs 檢測技術，突破了傳統(tǒng)方法的癌種限制，實現(xiàn)了多癌種 CTCs 的通用檢測，提高了其在各種癌癥環(huán)境中的臨床效用。與傳統(tǒng)方法相比，rVAR2:dextran 染色法無需富集步驟，其高靈敏度與特異性為癌癥早期診斷提供了新的液體活檢工具，有助于在腫瘤可治愈階段發(fā)現(xiàn)病變。
同時，該技術可動態(tài)監(jiān)測 CTCs 數(shù)量的變化，為評估治療效果及預后判斷提供客觀指標，推動癌癥個體化治療的發(fā)展。
二、Cytation：科研攻堅的核心技術支撐
在這篇研究中，Cytation 細胞成像多功能微孔板檢測儀在CTCs檢測及鑒定方法開發(fā)中發(fā)揮了主要技術支撐作用：
- 高分辨率成像：提供細胞形態(tài)與熒光信號的精準捕捉，支持 CTCs 的直觀識別與形態(tài)學分析。
- 自動化掃描與計數(shù)：結(jié)合 Gen5 軟件實現(xiàn)載玻片區(qū)域的自動掃描與 CTCs 計數(shù)，顯著提升檢測效率與數(shù)據(jù)一致性。
- 多通道熒光分析：支持多色熒光標記的同步檢測，可同時分析 CTCs 表面標志物與探針結(jié)合信號，為機制研究提供多維數(shù)據(jù)。
- 結(jié)果可視化與量化：生成高質(zhì)量圖像與定量數(shù)據(jù)，便于研究結(jié)果的直觀展示與科學論證，增強研究成果的可信度。
Cytation ，一站式細胞檢測與成像分析解決方案
關于安捷倫細胞分析
安捷倫細胞分析平臺包括xCELLigence RTCA實時細胞分析儀、NovoCyte系列流式細胞儀、Seahorse能量代謝分析儀以及Synergy系列微孔板檢測儀和Cytation 系列（共聚焦）細胞成像多功能微孔板檢測儀。安捷倫細胞分析平臺聚焦基礎科研與細胞與基因治療產(chǎn)品的開發(fā)全流程，作為適配新一代療法的強大分析工具，提供多方位的細胞效力檢測和深度的細胞分析，并致力于研發(fā)、生產(chǎn)質(zhì)控以及臨床的全方位檢測與分析方案開發(fā)。
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