肺癌精准诊疗新模式

免疫疗法是临床上最具有前景的肿瘤治疗方式之曾获2018年诺贝尔生理医学奖。该疗法采用PDL1抑制剂等免疫检查点抑制剂(ICI)，重新激活癌症患者体内的免疫细胞，提高对肿瘤细胞的识别和清除能力，但在临床中，仅有部分患者能从免疫治疗中获益。大量研究表明，仅依靠单一免疫标记物(如PD-L1)，无法准确预测患者对IC的反馈。临床常规组织活检，受限于取样位和检测的精准性，也无法准确评估肿瘤的异质性。如何精准预测免疫治疗的疗效，成为了提高免疫治疗效率亟待解决的首要问题。

针对上述问题，北航研发团队研制了一种新型纳米医疗芯片，可以快速检测肺癌循环肿瘤细胞(CTCS)内PD-L1基因表达、以及肿瘤细胞响应免疫细胞的行为表型;进一步对患者来源的CTCs进行亚群划分，依此预测肺癌患者对免疫疗法的治疗效果。与传统组织活检技术相比，临床准确率(AUC值)由57%显著提高到90%以上。

该纳米芯片(名为“NICHE”)集CTC捕获、基因检测与行为分析于一体。首先采用磁场和细胞尺寸，高效去除(>93%)肺癌病人血样中的白细胞，并捕获CTCS使其形成单细胞阵列。利用纳米电穿孔技术递送一种新型四面体荧光探针(DNAT)至活细胞内，快速、精准检测细胞中内PD-L1基因调控。进一步，与免疫T细胞的共培养，原位分析CTCs增殖和表型变化，并将细胞行为与基因表达异质性进行关联分析。

为了实现活CTCS内PD-L1基因的量化分析，研发团队设计了一种具有四面体结构的DNA探针，具有良好的特异性。完成基因检测的CTCS，保持了良好的活性，通过与免疫T细胞的共培养，研发团队发现，部分肿瘤细胞在免疫抑制剂存在时，细胞形态发生了明显的变长，且细胞增殖行为被显著抑制。根据肿瘤细胞PD-L1的表达情况，研发团队划分出了PD-L1高表达与低表达的阈值;另外，根据肿瘤细胞与免疫细胞共培养的结果，研发团队划分出了肿瘤细胞形态发生变化的阈值。综合CTCS中PD-L1高表达(PDL1high)且表型发生变化(PA+)的占比，该研究定义了一种新的指标，“NICHE指数”，用于预测癌症患者响应免疫疗法的疗效。

为了评估NICHE在临床上预测免疫疗效的准确性，”该研究收集了80名非小细胞肺癌患者的外周血，通过在NICHE平台上的检测，证明了该平台捕获CTCS并鉴定其基因和行为表型的能力。从方法对比结果来看，该研究提出的NICHE指数表现出高准确性，其AUC(0.906)明显高于目前临床上基于肿瘤组织中PD-L1表达细胞占比的标准参考方法(AUC=0.578)。此外，研发团队还对部分患者进行了长时间的用药监测，证实了NICHE在长期监测中的适用性。