北京航空航天大學(xué)常凌乾教授等與合作者開發(fā)了一款新型納米細(xì)胞芯片，可快速預(yù)測(cè)肺癌患者對(duì)免疫療法的效果。研究結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)組織活檢技術(shù)相比，這款納米芯片的臨床準(zhǔn)確率（AUC值）由57%顯著提高到90%以上。[Proc Natl Acad Sci USA. 2024; 121(19): e2315168121.]

這種預(yù)測(cè)方法的基本原理是快速檢測(cè)肺癌循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTCs）內(nèi)PD-L1的基因表達(dá)以及腫瘤細(xì)胞響應(yīng)免疫細(xì)胞的行為表型，并進(jìn)一步對(duì)患者來源的CTCs進(jìn)行亞群劃分，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)肺癌免疫治療的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)與監(jiān)測(cè)。

納米芯片采用磁場(chǎng)和細(xì)胞尺寸，高效去除血樣中93%以上的白細(xì)胞，并捕獲CTCs使其形成單細(xì)胞陣列。研究人員設(shè)計(jì)了一種具有四面體結(jié)構(gòu)的探針，可以同時(shí)檢測(cè)活細(xì)胞內(nèi)的PD-L1基因、內(nèi)參GAPDH基因以及CTCs鑒定基因。芯片采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)簽遞送技術(shù)——納米電穿孔，在2秒內(nèi)將探針遞送至95%細(xì)胞內(nèi)，且保持良好的細(xì)胞安全性。

完成基因檢測(cè)的CTCs保持了良好的活性，可以與免疫T細(xì)胞繼續(xù)共培養(yǎng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，部分腫瘤細(xì)胞在免疫抑制劑存在時(shí)，細(xì)胞形態(tài)發(fā)生了明顯變長，且細(xì)胞增殖行為被顯著抑制。

研究者根據(jù)腫瘤細(xì)胞PD-L1的表達(dá)情況將其劃分出了PD-L1高表達(dá)與低表達(dá)的閾值，并根據(jù)腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞共培養(yǎng)的結(jié)果劃分出腫瘤細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化的閾值。綜合CTCs中PD-L1高表達(dá)（PD-L1high）且表型發(fā)生變化（PA+）的占比，該研究定義了一種新的指標(biāo)“NICHE指數(shù)”，用于預(yù)測(cè)癌癥患者響應(yīng)免疫療法的療效。

研究評(píng)估了NICHE指數(shù)應(yīng)用于臨床預(yù)測(cè)免疫療效的性能。研究小組收集了80例非小細(xì)胞肺癌患者的外周血，首先通過在NICHE平臺(tái)上的檢測(cè)，證明該平臺(tái)捕獲CTCs并鑒定其基因和行為表型的能力。而NICHE指數(shù)在預(yù)測(cè)臨床預(yù)后方面，表現(xiàn)出高準(zhǔn)確性（AUC=0.906），明顯高于目前臨床上基于腫瘤組織中PD-L1表達(dá)細(xì)胞占比的標(biāo)準(zhǔn)參考方法（AUC=0.578）。

目前研究團(tuán)隊(duì)正在聯(lián)合北大腫瘤醫(yī)院致力于制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于肺癌免疫治療獲益人群篩選，以達(dá)到肺癌個(gè)體化醫(yī)療，有望降低臨床癌癥醫(yī)療負(fù)擔(dān)。

該研究論文的其他通訊作者包括北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院吳楠教授、格拉斯哥大學(xué)Jonathan M. Cooper 教授、北京機(jī)械設(shè)備研究所楊明珠研究員。第一作者為北航醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院董再再、北航生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院汪于森、北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院劉冰、上海市感染和免疫疾病科技創(chuàng)新中心徐高連教授。 （編譯 張楠）