专访【上海交通大学分子医学研究院研究员】左小磊|液体活检微弱生物信号的快速识别与精确放大

原标题:专访【上海交通大学分子医学研究院研究员】左小磊|液体活检微弱生物信号的快速识别与精确放大

液体活检相比于传统的穿刺活检有诸多的优势，具有实时、无创、简单、快速以及信息全面等优点，成为当今最有前途的癌症诊断新技术。但是，存在于中血液中的循环肿瘤靶标分子浓度低，同时血液中存在大量干扰物质，实现高灵敏液体活检存在巨大挑战。我们经过系统的研究，利用框架核酸(Framework Nucleic Acid, FNA) 实现生物传感界面的精确调控，通过减小界面生物分子识别反应的能垒，提高其生物识别能力及反应速度，降低界面上的非特异性吸附。对于含量极低的循环肿瘤靶标，我们构建了精确自组装纳米标记，实现了微弱信号的精确放大，有效检出极低浓度的生物靶标。我们利用FNA构建的系列方法可应用于多水平靶标检测中，包括DNA，RNA，蛋白，小分子乃至细胞等，具有一定的普适性和可拓展性。

于今年8月17-18号在上海由生物谷 举办的“2018液体活检新技术与临床应用论坛 ”将聚焦国内外最新液体活检技术研究，邀请国内外大咖探讨液体活检技术的应用前景，为与会人员提供技术引进、项目合作和对接机会，同时，会议 也将并为中小型企业提供展示和现场讨论机会。促进行业交流与合作。会中将邀请上海交通大学左小磊研究员为我们分享：液体活检微弱生物信号的快速识别与精确放大

左小磊 研究员

上海交通大学

在会前生物谷对上海交通大学左小磊研究员进行了如下的专访（经生物谷编辑）并对此次报告进行简要剧透。

生物谷：液体活检可以通过非侵入性体液取样，分析血液成分的基因组信息，来判断肿瘤的特性，从而对疾病进行动态的观察和治疗，在精准医疗领域具有突破性的意义。左教授您认为，生物传感技术会给液体活检带来怎样的革命性的变化？

左小磊：在实时动态的诊疗过程中，生物传感技术具有简单、快速等特点，能够给出即时检测结果，能够准确、快速的反映临床治疗方案的效果，为临床治疗提供实时信息。例如在重症医学领域，时间都是非常宝贵的，每浪费一分钟，病人存活的几率就降低一分。因此，快速让医生全面了解病人的身体状况，就可以快速帮助医生作出正确的判断，从而把危重病人从生死线上抢救过来。

利用基因组学和蛋白质组学方法，我们能通过液体活检技术就能帮助医生能快速的找到相应疾病的对症药。例如，在临床研究中，我们就发现，有一种药物就对某个基因突变导致的癌症特别有效。

帮助医生提高疾病诊断的精度，减少误诊率。相比传统的穿刺活检方法和CT影像，液体活检能快速和正确的反映体内是否存在肿瘤及其发展状况。只需抽一管血，就能让医生轻松、快速的了解疾病状况，从而减少他们的负担。同时，病人就不用再去受穿刺之苦，也不用焦急的等待病理科的诊断结果。

生物谷：生物传感技术已经发展了50 年，在疾病诊断、生物过程控制、生命科学研究、生物安全、环境监测当中发挥了重要作用。左教授，在您看来，生物传感技术的发展目前有哪些关键的共性技术难点？

左小磊：生物传感技术有两个核心问题：分子识别（即提高生物分子与疾病标志物的结合效率，特异性和选择性）与信号转换（即当与疾病标志物结合后，如何进一步准确、实时、高效的反映生物分子的检测效果）。

近年来这两方面的研究都取得了长足的进步，例如识别分子从传统的抗体、核酸片段拓展到了核酸适体、球形核酸以及框架核酸等一系列新兴生物探针。信号转换也从简单的转换发展到了多种多样的信号放大手段，包括：杂交链式反应（HCR）、纳米探针放大、精确可控放大等。但是目前还存在一些技术难点：例如在分子识别方面，识别效率有待进一步提高，识别速度有待进一步加快；在信号转换方面，信号放大的效率以及可控性也需要进一步研究。

生物谷：分子生物传感器由DNA或蛋白质通过基因重组或DNA合成技术构成，适合细胞内分子事件的探测。与传统的生物传感器相比，分子生物传感器会给疾病诊断与检测带来哪些重大改变？

左小磊：生物传感器能显著提高疾病标志物检测的灵敏度和精度，使得医生能够在疾病早期、甚至是萌发期就能检测出来，从而促进疾病诊断的发展。

同时，新型生物传感器的基元——DNA和蛋白质等，与疾病标志物的相互作用是经过分子进化的结果，所以他们之间的选择性及特异性就很强，同时反应时间短。这些诸多优势，能够在生理条件下实现对疾病相关的分子进行实时检测，对于疾病发生机理的研究、疾病的发展、早期检测、以及治疗方式的选择等方面都有非常大的促进作用，可以极大推动精准医疗的发展。

生物谷：左教授可否给我们介绍一下目前生物信号放大技术的发展情况？基于框架核酸的生物传感界面精确调控，与其他信号放大技术相比，在临床检测应用当中的特点与优势有哪些？

左小磊：生物信号的放大技术有几大类：包括PCR技术、核酸放大技术、纳米材料放大技术等关键技术，普遍的优点是都具有较高的信号放大效率，但也各有缺点。基于框架核酸的信号放大技术，在传统放大技术放大效率高的基础上，实现了信号的可控放大，就像细胞内的信号传导一样精确控制。基于框架核酸的信号放大技术在丰度极低的循环肿瘤靶标的检测当中有望实现生物识别信号的精准、无偏差放大，使得单分子、单细胞检测成为可能。

生物谷：在肿瘤的早期诊断和筛查当中，血液中的循环肿瘤靶标分子浓度很低。左教授您觉得除了放大检测的生物信号以外，还需要注意哪些问题，来保证液体活检的检测质量？

左小磊：早期诊断和筛查，除了存在循环肿瘤靶标分子浓度很低的问题外，同时靶标分子所处的环境也异常复杂，大量干扰物质会干扰检测的准确性。如何减少血液环境对生物传感器检测灵敏度、特异性和选择性的影响，是实现在复杂环境中精准检测是一个很大的挑战。目前课题组努力的方向之一就是如何利用DNA纳米技术和框架核酸材料，来提高生物传感器在复杂体系中的稳定性。

会议日程：

参会及媒体合作：
姚毅

Mt: 17321087523
E-mail：yi.yao@bioon.com

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