乳腺癌细胞及其表面多个肿瘤标记物的表面增强拉曼检测新方法研究

Breast cancer is the most common malignant tumor in women, whose curability significantly depends on early detection, early diagnosis, and early treatment. However, current detection methods for breast cancer including mammogram, breast ultrasound,breast magnetic resonance imaging and breast biopsy are not sensitive enough to detect the breast cancer, especially in its nascent stage. The occurrence and development of cancer are closely related to the change of the cells. And the type and expression level of tumor markers are regarded as the impotant indicator of the diagonosis and classification for the tumor.Therefore, this project proposes to develop a novel method to detect breast cells at single cell level and the multiple tumor markers on the surface of the breast cancer cell via surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy. The project selects human breast cancer cell (MCF–7) and normal breast epithelial cell (MCF–10A) as study models, studies the Raman characteristic difference between the two cell lines and elucidates the origin of this difference. Moreover, the project will develop a method to detect the breast cancer cell at single cell level via SERS spectroscopy. Furthermore, this project will study and disclose the expression level and distribution of the multiple tumor markers onto the surface of the human breast cancer cell. The results obtained from this project are in favor of developing a new approach to detect breast cancer cell at single cell level, and elucidating the change in cellular state during the canceration process at molecular level. The results are promising to provide a novel method for clinical diagnosis of breast cancer at early stage.

乳腺癌是女性最为常见的恶性肿瘤疾病，其治愈率与疾病初期的检测、诊断及治疗密切相关。然而，目前的主要检测手段（如X-射线照片、超声成像、磁共振成像及组织活检等）尚不能实现乳腺癌特别是疾病初期的灵敏检测。癌症的发生与发展与细胞状态变化有关，而肿瘤标记物的种类、表达水平及其变化可作为癌症早期诊断、分类的重要指标。因此本项目提出利用表面增强拉曼（SERS）技术进行乳腺癌细胞尤其是单个乳腺癌细胞及其表面多个肿瘤标记物的研究与检测。以乳腺癌细胞MCF–7为研究对象，研究正常乳腺细胞（以MCF–10A为例）和乳腺癌细胞的拉曼特征差异性；研究单个乳腺癌细胞特异性检测的SERS新方法；研究乳腺癌细胞表面多个肿瘤标记物表达水平与分布的同时检测。本项目的研究结果不仅能建立单细胞水平的乳腺癌细胞检测新方法，还能有助于从分子水平上深入了解细胞癌变过程中的状态变化，可望为乳腺癌疾病的早期临床诊断提供新方法。

肿瘤疾病的发生和发展与细胞的状态变化密切相关，因此对乳腺癌细胞及其表面多个肿瘤标记物的高灵敏检测，是乳腺癌疾病早期诊断、分类、预后判断以及治疗的重要指标。本项目利用表面增强拉曼光谱（SERS）技术，研究人乳腺癌细胞和正常乳腺细胞的拉曼特征；建立单个乳腺癌细胞特异性检测的SERS新方法；研究乳腺癌细胞表面多个肿瘤标记物表达水平及分布进行同时检测的方法。本项目的研究结果可为检测单个乳腺癌细胞提供新方法，还可从分子水平揭示乳腺癌细胞表面多个肿瘤标记物的表达水平及其分布规律，为乳腺癌疾病的鉴别诊断及进一步研究乳腺癌疾病的发生、发展过程提供重要参考信息。主要研究结果如下：.1、 乳腺癌细胞和正常乳腺细胞拉曼光谱特征差异.研究了乳腺癌细胞和正常乳腺细胞拉曼光谱特征，研究了光热治疗前后MCF-7细胞的拉曼光谱特征，明确了特征峰的归属，监测了光热治疗导致细胞坏死的动态过程并从分子水平阐明了细胞坏死的机制。.2 、建立单个乳腺癌细胞特异性检测的SERS新方法.（1）在磁金纳米粒子表面标记拉曼信号分子和癌胚抗原CEA的抗体，利用抗原-抗体间的特异性作用，建立了肿瘤细胞的SERS检测方法，该方法能够快速富集并分离低丰度的肿瘤细胞，并能够监测不同型别的肿瘤细胞表面CEA的表达水平。.（2）以聚吡咯-金纳米复合物为拉曼探针，根据聚吡咯的拉曼信号实现了对乳腺癌细胞的高灵敏检测，该检测方法无需标记拉曼信号分子，避免了信号分子脱附而导致的检测特异性下降。同时，该复合物还作为光热试剂用于癌细胞的体外、体内治疗。.3 、乳腺癌细胞表面多个肿瘤标记物的同时检测.（1）以乳腺癌细胞表面肿瘤标记物MUC1、雌激素ER及人类表皮生长因子HER 2为靶向蛋白分子，分别设计了它们的可激活荧光探针，实现了MCF-7表面三个肿瘤标记物的同时检测。.（2）设计并制备了具有周期性结构的纳米金孔阵列，用于DNA甲基化水平、甲基化位点及不同表观遗传方式的拉曼检测。

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