鉴于肿瘤耐药的复杂性和难度，越来越多的测序技术致力于在分子分辨率水平上进行研究。单细胞测序（scRNA-Seq）通过在单个细胞水平上记录肿瘤内基因表达的异质性和克隆亚群，进而将异质性肿瘤细胞功能应答转化为定制的抗癌治疗。然而单细胞测序通过将肿瘤组织消化成单个细胞悬液进行测序，使其缺失了空间信息，无法进行肿瘤微环境探索。为了解决组织中的细胞空间组成，空间转录组学（spatial transcriptomics）应运而生，可以对单个组织切片中具有空间分辨率的转录组进行可视化和定量分析。然而由于分辨率问题，空间转录组只能对每个spot内5个细胞群体进行分群定义，导致对细胞类型的定义不够准确，极大限制了其发展。基于这两种技术各自的局限性，将单细胞与空间转录组结合起来，可以在对细胞亚群精准分型的同时从空间位置关系解析目标细胞群与微环境中其他细胞的相互作用，对于个性化的肿瘤精准分型和治疗将带来革命性的变化。
目前已有研究将单细胞测序与空间转录组联合分析，并应用于皮肤癌，头颈部鳞状细胞癌和胰腺癌，为该疾病的治疗提供了潜在的新靶点。然而对于发病率和死亡率较高的肺癌，乳腺癌，前列腺癌等，目前并没有单细胞结合空间转录组测序进行精准治疗的相关报道。课题组前期已成功搭建了单细胞结合空间转录组测序建库及分析平台，并且率先利用单细胞测序结合空间转录组技术解析了人尿路上皮癌肿瘤微环境，从细胞之间相互作用的角度去揭示肿瘤异质性促进肿瘤进展的分子机制，同时还完成了前列腺癌、肺腺癌、尿路上皮癌、乳腺癌和胃肠道肿瘤的单细胞结合空间转录组测序分析功能。关于肺腺癌单细胞结合空间转录组测序分析的工作已成功申请广东省基础与应用基础研究基金-区域联合基金项目（重点项目）（2020B1515120032，基于单细胞测序结合转录组空间特征的肺腺癌精准治疗策略研究，2020/10/1-2023/09/30，100 万，主持，在研）。另外，课题组前期发现前列腺癌患者肿瘤组织中高表达HPN的肿瘤细胞亚群是其复发转移的起源，该文章发表在国际知名期刊Mol Cancer（Q1，IF=15.302）上，该报道为全世界第一篇前列腺癌组织的单细胞测序文章；此外，课题组也对尿路上皮癌，肺腺癌进行单细胞及空间转录组联合分析，筛选出一群特异的上皮细胞亚群及其与微环境中其他细胞之间的相互作用，该工作目前正在投稿。
单细胞结合空间转录组测序技术
创建: Jun 23, 2021 | 17:41
循环肿瘤细胞（Circulating Tumor Cell，CTC）是存在于外周血中的各类肿瘤细胞的统称。肿瘤细胞侵入到原发肿瘤细胞的周围组织中，进入血液和淋巴管系统，形成循环肿瘤细胞CTC，并转运到远端组织，再渗出，适应新的微环境，最终“播种”、“增殖”、“定植”、形成转移灶。其可以作为癌症的生物标志物，指示肿瘤远端转移以及药物敏感性，被广泛应用于转移的肿瘤患者的预后评估及个性化用药指导。鉴于耐药复发患者的肿瘤组织极难获得，通过CTC分离及富集检测肿瘤耐药的分子机制，为肿瘤耐药克隆的筛选及耐药后的药物选择提供了很好的模型。
课题组前期成功搭建CTC捕获和检测技术平台，利用魔力粘机理及Anti-EpCAM确保纳米魔力粘基质特异性捕获外周血中的CTCs，通过从耐药复发的肿瘤患者外周血中分离并富集CTC，筛选耐药的细胞克隆，解析肿瘤细胞亚克隆起源对耐药复发的影响。申请人利用该平台发现在肺腺癌患者CTC中ALK融合突变的肿瘤细胞亚群是响应克唑替尼治疗的关键细胞群，该文章发表在国际知名期刊J Thorac Oncol（Q1，IF=13.356）上；在肺癌患者CTCs中EGFR/RB1/TP53突变的肿瘤细胞亚群与TKI治疗抵抗密切相关，该文章发表在国际知名期刊ACS Appl Mater Interfaces（Q1，IF=8.456）上。
CTCs捕获和检测技术平台
创建: Jun 23, 2021 | 17:42
人源肿瘤异种移植（Patient-derived tumor xenograft, PDX）模型是将来源于患者的肿瘤组织、原代细胞植入免疫缺陷鼠的体内形成的移植瘤模型。相较于传统的细胞系移植模型（cell-derived xenograft, CDX），PDX模型未经过体外培养，较好地保持了原发肿瘤的遗传特性和异质性，被广泛地应用于肿瘤个性化用药指导和抗癌药效筛选。然而，由于其移植成功率较低且肿瘤形成周期较长，从而限制了可用于研究的样本规模。
课题组使用目前先进的多通道打印机，在实验室原有的原代细胞培养技术的基础上，使用明胶、海藻酸钠等高分子材料与原始肿瘤细胞一起制作成bioink并打印，在人工构建的三维环境下进行共培养，从而有效提高原代细胞的培养成功率。并将其应用在实验室自主提出的“快速PDX模型”的建立上，通过3D打印技术模拟人体内环境，扩增原代肿瘤细胞，在大幅缩短PDX制作周期的同时，还可以提高模型的成功率，通过使用靶向药物处理，模拟临床耐药过程，极大解决了临床上耐药标本极难获得这一难题，同时利用该耐药模型筛选合适的治疗药物，为临床前肿瘤耐药逆转提供了潜在的新策略。该工作已申请相关专利（一种人源性异种移植模型的构建方法，已受理，申请号：202011451604.X）。另外，基于该技术，课题组已成功构建出胃癌、肺癌、膀胱癌、乳腺癌及脑胶质瘤等多种肿瘤组织的快速PDX模型，其与普通的PDX模型相比，其具有更快的成瘤速度和更高的成功率，为靶向药物的筛选和评估，精准治疗新靶标的筛选及肿瘤个性化指导用药提供精准诊疗方案，该工作正在审稿。
3D打印结合三位原代培养平台
创建: Jun 23, 2021 | 17:43
大多数原代细胞，无论培养方式有何差异，都难以维持体外增殖，最终迈向衰亡，极大限制了学者对原始肿瘤细胞异质性及遗传信息多样性的研究。条件重编程（Conditional reprogramming，CR）是取经手术或穿刺体外获取的肿瘤组织或胸水，经酶消化或离心，得到肿瘤细胞悬液，与滋养层细胞在添加生长因子、激酶抑制剂的条件下共培养，而达到体外扩增原代肿瘤细胞的目的。与其他培养方法相比，条件重编程细胞能够维持细胞和患者肿瘤组织在病理学、基因组学保持一致，并且保留肿瘤细胞完全分化的能力，更好的模拟临床，实现精准治疗。同时对于临床上耐药的肿瘤患者，通过CR培养，对其进行基因突变检测及药物敏感性测试，结合单细胞测序技术，筛选原发性耐药和继发性耐药的肿瘤克隆，对其进行药物筛选并应用于临床前研究，从而制定符合患者病情的个性化给药方案。
课题组参考条件重编程技术进行大量关于实验条件和共培养技术的摸索和改进，构建出一种体外快速获得原代肿瘤细胞的培养技术。利用该平台，课题组已成功培养出包括肺癌，前列腺癌，乳腺癌在内的9种肿瘤组织共363例样本的原代培养模型，成功率高达75.7%以上，并且对于肺小结节这种恶性程度较低的肿瘤组织、液体活检获得的微量组织及冷冻的肿瘤组织都可以进行很好的培养，为肿瘤的精准治疗及个性化指导用药提供了优秀的药物敏感性测试平台。已获得相关专利授权（体外快速获得原代细胞的细胞培养方法，发明专利，2021/01/19，中国，ZL201910212202.5），（乳腺癌循环肿瘤细胞系CTC-3、培养基及CTC-3的建立方法和应用，发明专利，2020/02/11，中国，ZL 201810442024.0）。目前团队已完成对肺腺癌来源的原代肿瘤细胞及小细胞肺癌来源的CTC的药物处理及单细胞测序工作，并筛选到原发和继发性耐药的肿瘤细胞亚群，该工作正在审稿。
肿瘤组织和胸水来源细胞的条件重编程技术平台
创建: Jun 23, 2021 | 17:45
“老药新用”是一种为已经批准的药物寻找新的适应症的过程，与开发新药相比，其具有较高的安全性，较短的研发时间及较少的投资等优点而成为研究热点[10]。鉴于该类药物已经获批用于临床，因此该类药物经临床前研究有效后可以免除新药审批流程而直接走向临床应用，为肿瘤患者的治疗节省宝贵的治疗时间并提供新的希望，同时该技术平台可以为行业提供肿瘤治疗潜在药物的筛选及临床前药效评估服务，促进科研成果产业化转变。
利用 FDA 数据库和 DrugBank 网站获得 FDA 批准药物列表与 2D平面结构（.sdf）文件，并利用 OpenBabel 软件生成3D空间结构（.pdb）文件，建立FDA批准药物空间结构数据库。通过Hex8.0.0分子Docking软件进行小分子药物docking筛选，建立利用structural complementarity和energy refinement两个指标对候选分子进行打分的标准，利用已知蛋白与药物复合物结构，对docking平台进行小分子药物筛选的准确率进行评估。课题组利用该平台筛选了METTL蛋白家族30个成员分别相互作用的排名前十的小分子化合物，为肿瘤耐药逆转提供了潜在的药物靶标。
“老药新用”小分子化合物筛选平台
创建: Jun 23, 2021 | 17:58
纳米材料由于具有优异的物理化学特性，近年来在肿瘤的放疗领域扮演越来越重要的角色，为肿瘤治疗提供重大机遇。相比于正常组织，肿瘤组织pH偏低，H2O2含量偏高这一实体瘤特殊的肿瘤微环境使得一些纳米材料在酸性状态下被H2O2还原，释放出一定的氧气，改善肿瘤组织缺氧状态，进而增强肿瘤药物治疗的效果。
课题组在前期工作研究基础上首先制备类过氧化氢酶的纳米金簇和pH敏感聚合物，然后通过微流控技术在无有机溶剂参与的体系中制备超小纳米囊泡，并进一步研究该纳米药物在CDX、PDX肿瘤模型中改善肿瘤乏氧状态增强药物治疗效果，进而逆转肿瘤耐药。
纳米微囊泡载药平台
创建: Jun 23, 2021 | 17:59
