2022年CAIA獎一等獎：響應性熒光探針的構筑及癌癥早篩早診研究
完成單位：鄭州大學
完成人：李朝輝、屈凌波、孟紅敏、宋榮斌、蔡齊勇、孫遠強、楊冉、葛佳
成果簡介：項目成果以響應性熒光探針的設計構筑及其在癌癥早篩早診中的基礎與應用研究為主線，借助熒光納米材料、熒光標記DNA和有機熒光小分子優異的光學性能，結合它們對生物分子及pH、極性、黏度等因子特殊的熒光響應性，構筑了系列響應性熒光探針，發展了從體液到細胞層面的癌癥早期識別新方法、新技術，實現了多種癌癥標志物的高靈敏、高精準檢測，以及線粒體、核仁、溶酶體等細胞器微環境異質性的時空分辨測量。在此基礎上，基于單分子陣列式數字發光技術創制了新儀器、新設備，打造了“政產學研用”一體化平臺，開發了一批高靈敏、高精準的癌癥早篩早診試劑盒。項目成果有助于精準感知癌癥的發生發展，圍繞相關工作發表論文28篇，授權專利10項，并獲得醫療器械檢驗部門的檢驗檢測報告7份。
創新點及科學價值：
1）通過響應性熒光納米探針的構筑，發展了多種體液層級癌癥標志物的高靈敏檢測方法，并創制數字式單分子陣列分析儀，搭建了“政產學研用”一體化平臺，開發了一系列高品質的癌癥早篩試劑盒，為癌癥早篩早診開辟了新通道。
2）面對癌細胞復雜的多維環境，設計了響應和信號放大單元，開發了高攝入率和高穩定度DNA納米熒光探針，建立了胞內核酸標志物的成像分析方法，并將錨點深入到細胞器微環境，通過靶向型熒光探針的設計和開發，發展了細胞器微環境介導的癌細胞時空分辨測量技術，有望更早地監測癌癥以及開展療效評估研究。
社會經濟效益：癌癥是威脅人類健康的重要疾病，發病率逐年增高，發病年齡日趨年輕化。臨床診斷手段缺失、癌癥發病及轉移機制不明確等因素嚴重阻礙了臨床對癌癥的預防和早期預警。針對癌癥早篩早診的重大迫切需求，項目開發了系列液體活檢試劑盒，實現了癌癥的快速、簡便、高效、精準早期篩查；發現了癌癥發生發展過程中的關鍵生物標志物，為新藥研發提供了新型候選靶點。此外，借助細胞器靶向性熒光探針的開發，發展了針對癌癥細胞器微環境異質性介導的時空分辨測量新體系。以上成果可推動納米生物檢測領域相關產業的發展，促進我國醫療衛生事業的進步，具有巨大的社會效益和經濟效益。
應用前景：根據燃石醫學招股說明書，國內癌癥早篩市場規模將從2019年的184億美元增長至2030年的289億美元。然而，傳統早篩手段有諸多局限，甚至無法覆蓋一些常見癌種，依存性較低。我們所開發的基于數字式單分子陣列分析技術的早篩試劑盒能夠突破以上局限。為了驗證試劑盒的應用效果，我們分別對多家合作醫院提供的近2000例臨床樣本進行了分析，并與傳統ELISA法對比，產品的性能得到了河南省醫療器械檢驗所的驗證，有望進一步申請醫療器械證并推廣到臨床應用。
