ofCS成为CTC多癌种检测新靶标：Cytation如何赋能癌症早筛技术革新
2025-10-28 来源:安捷伦科技 点击次数:95
癌症早期诊断与精准治疗始终是医学研究的核心挑战。液体活检作为非侵入性检测技术，通过分析循环肿瘤细胞（CTCs）、细胞外囊泡及循环肿瘤 DNA（ctDNA）等血液生物标志物，可实现肿瘤的早期诊断、预后评估和疗效监测。其中，CTCs 作为癌症转移的“前哨细胞”，且携带肿瘤表型和基因型信息，是研究最多的液体分析物之一。
然而， CTCs 在血液中的极低丰度及高度异质性，导致传统检测技术受限于癌种特异性及细胞表型变异，对非上皮来源或低表达上皮标志物的 CTCs 检测效果不佳、通用性不足，给其在临床常规应用中带来了相当大的挑战。
近期，一篇题为“Multi-cancer detection of circulating tumor cells by targeting oncofetal chondroitin sulfate”的突破性成果，发表在 npj precision oncology 期刊上，该研究提出了一种基于靶向癌胚硫酸软骨素（Oncofetal Chondroitin Sulfate, ofCS）的泛癌种 CTCs 检测技术，通过特异性识别靶肿瘤细胞表面特异性糖基化修饰，实现了对多种实体瘤（包括上皮和非上皮来源）的高效检测，为多癌种早期诊断与个体化治疗提供了新型生物标志物及更易操作的检测方法。
一、文章概述：聚焦 ofCS，构建广谱 CTCs 检测新体系
研究显示癌胚硫酸软骨素（ofCS）这种糖基化修饰在多种恶性肿瘤中高表达，而在正常成人组织中几乎不表达，这种独特的生物学特性使其成为 CTCs 检测的理想分子标志物。
该研究团队通过化学偶联技术，将生物素化的疟原虫蛋白 rVAR2（ofCS 特异性结合配体）偶联到携带多个链霉亲和素分子和 PE 荧光团的葡聚糖骨架上，使得 rVAR2 蛋白的亲合力更高，同时增强了荧光信号，从而成功构建了高灵敏度、高特异性的 CTCs 检测探针。
方法学进展：多维度验证确保技术可靠性
01 探针设计与优化
通过分子动力学模拟与结构生物学分析优化 rVAR2 与葡聚糖的偶联方式，显著提升了探针在复杂血液环境中的稳定性及结合效率。
实验验证表明(图1)：优化后的探针对 ofCS 阳性 CTCs 展现出高度特异性结合，而对健康供体 PBMCs 的结合极低；进一步通过突变体对照（DBL1-ID2a 突变体）、酶解实验（肝素酶/软骨素酶预处理）及竞争抑制实验（可溶性硫酸乙酰肝素/硫酸软骨素）证明，该结合特异性由癌细胞表面硫酸软骨素（CS）介导，rVAR2 的结合与细胞系的 EpCAM 或 CK 状态无关。
图 1 | rVAR2:dextran 以高特异性结合癌细胞上的硫酸软骨素
02 体外功能验证
为了验证 rVAR2:dextran 对癌细胞与 PBMC 的特异性区分功能，将 10/50/100 个癌细胞掺入健康人血样，经离心去血浆裂红后，与 rVAR2:dextran 复合物及 CD45/CD66b/CD16 的荧光抗体共孵育。染色固定后，通过 Cytation 5 细胞成像多功能微孔板检测仪进行分析，DAPI+ 结合表型标记（ofCS+/CD45−/CD66b−/CD16−）鉴定 CTCs (图2a)。平均癌细胞回收率＞50%，且不受参入细胞数量影响，证实该方法对 CTCs 检测具有高灵敏度与可靠性 (图2b)。
图 2 | rVAR2:dextran 复合物检测掺入血液中的癌细胞
03 临床概念验证
为评估 rVAR2:dextran 染色法在 CTCs 检测中的临床适用性，研究团队在两个独立的患者队列中进行了测试：i）晚期癌症患者；ii）疑似但未确诊癌症的患者。
晚期癌症患者队列
图 3 | 晚期癌症患者中 ofCS + CTCs 的检测
图 4 | 形态多样的 CS + CTCs 检测
疑似但未确诊癌症的患者队列
研究者将 rVAR2:dextran 染色法应用于一组患有严重非特异性症状或癌症体征（如疲劳、体重减轻或弥漫性疼痛）的患者（n = 80），包括了各种类型的癌症、自身免疫性疾病或感染。
80 名患者中有 11 名 (13.75%) 被诊断出患有癌症，包括血液系统癌症 (n=4) 和恶性实体瘤 (n=7)。血液样本分析显示，在 4 名 (57.1%) 实体瘤（结直肠癌或前列腺癌）患者中检测到了 ofCS+CTCs (表1) 。未观察到 ofCS 阳性与癌症分期或转移的存在之间存在明显相关性。
在 4 名被诊断患有血液系统癌症（多发性骨髓瘤）的患者中，有 1 名患者的血液样本中存在 37 个 CS 阳性且 CD45 阴性的循环肿瘤细胞 (表1)。
在 69 名未获癌症初步诊断患者中，有 6 名 (8.7%) 检测到了 CTCs (表2)，其中两名患者曾有乳腺癌或淋巴瘤病史但采血时无复发证据。而另一位患者在 15 个月之后的随访中被诊断为 III 期基底鳞状细胞癌。这一发现提示，CTCs 检测可能较传统临床诊断提前数月识别肿瘤发生/转移风险，为癌症早期干预提供关键时间窗口。
总结与讨论
基于 rVAR2:dextran 探针的多癌种 CTCs 检测技术及其转化应用潜力
这篇研究建立的 ofCS 靶向 CTCs 检测技术，突破了传统方法的癌种限制，实现了多癌种 CTCs 的通用检测，提高了其在各种癌症环境中的临床效用。与传统方法相比，rVAR2:dextran 染色法无需富集步骤，其高灵敏度与特异性为癌症早期诊断提供了新的液体活检工具，有助于在肿瘤可治愈阶段发现病变。
同时，该技术可动态监测 CTCs 数量的变化，为评估治疗效果及预后判断提供客观指标，推动癌症个体化治疗的发展。
二、Cytation：科研攻坚的核心技术支撑
在这篇研究中，Cytation 细胞成像多功能微孔板检测仪在CTCs检测及鉴定方法开发中发挥了主要技术支撑作用：
Cytation ，一站式细胞检测与成像分析解决方案
关于安捷伦细胞分析
安捷伦细胞分析平台包括xCELLigence RTCA实时细胞分析仪、NovoCyte系列流式细胞仪、Seahorse能量代谢分析仪以及Synergy系列微孔板检测仪和Cytation 系列（共聚焦）细胞成像多功能微孔板检测仪。安捷伦细胞分析平台聚焦基础科研与细胞与基因治疗产品的开发全流程，作为适配新一代疗法的强大分析工具，提供多方位的细胞效力检测和深度的细胞分析，并致力于研发、生产质控以及临床的全方位检测与分析方案开发。
然而， CTCs 在血液中的极低丰度及高度异质性，导致传统检测技术受限于癌种特异性及细胞表型变异，对非上皮来源或低表达上皮标志物的 CTCs 检测效果不佳、通用性不足，给其在临床常规应用中带来了相当大的挑战。
近期，一篇题为“Multi-cancer detection of circulating tumor cells by targeting oncofetal chondroitin sulfate”的突破性成果，发表在 npj precision oncology 期刊上，该研究提出了一种基于靶向癌胚硫酸软骨素（Oncofetal Chondroitin Sulfate, ofCS）的泛癌种 CTCs 检测技术，通过特异性识别靶肿瘤细胞表面特异性糖基化修饰，实现了对多种实体瘤（包括上皮和非上皮来源）的高效检测，为多癌种早期诊断与个体化治疗提供了新型生物标志物及更易操作的检测方法。
一、文章概述：聚焦 ofCS，构建广谱 CTCs 检测新体系
研究显示癌胚硫酸软骨素（ofCS）这种糖基化修饰在多种恶性肿瘤中高表达，而在正常成人组织中几乎不表达，这种独特的生物学特性使其成为 CTCs 检测的理想分子标志物。
该研究团队通过化学偶联技术，将生物素化的疟原虫蛋白 rVAR2（ofCS 特异性结合配体）偶联到携带多个链霉亲和素分子和 PE 荧光团的葡聚糖骨架上，使得 rVAR2 蛋白的亲合力更高，同时增强了荧光信号，从而成功构建了高灵敏度、高特异性的 CTCs 检测探针。
方法学进展：多维度验证确保技术可靠性
01 探针设计与优化
通过分子动力学模拟与结构生物学分析优化 rVAR2 与葡聚糖的偶联方式，显著提升了探针在复杂血液环境中的稳定性及结合效率。
实验验证表明(图1)：优化后的探针对 ofCS 阳性 CTCs 展现出高度特异性结合，而对健康供体 PBMCs 的结合极低；进一步通过突变体对照（DBL1-ID2a 突变体）、酶解实验（肝素酶/软骨素酶预处理）及竞争抑制实验（可溶性硫酸乙酰肝素/硫酸软骨素）证明，该结合特异性由癌细胞表面硫酸软骨素（CS）介导，rVAR2 的结合与细胞系的 EpCAM 或 CK 状态无关。
图 1 | rVAR2:dextran 以高特异性结合癌细胞上的硫酸软骨素
02 体外功能验证
为了验证 rVAR2:dextran 对癌细胞与 PBMC 的特异性区分功能，将 10/50/100 个癌细胞掺入健康人血样，经离心去血浆裂红后，与 rVAR2:dextran 复合物及 CD45/CD66b/CD16 的荧光抗体共孵育。染色固定后，通过 Cytation 5 细胞成像多功能微孔板检测仪进行分析，DAPI+ 结合表型标记（ofCS+/CD45−/CD66b−/CD16−）鉴定 CTCs (图2a)。平均癌细胞回收率＞50%，且不受参入细胞数量影响，证实该方法对 CTCs 检测具有高灵敏度与可靠性 (图2b)。
图 2 | rVAR2:dextran 复合物检测掺入血液中的癌细胞
03 临床概念验证
为评估 rVAR2:dextran 染色法在 CTCs 检测中的临床适用性，研究团队在两个独立的患者队列中进行了测试：i）晚期癌症患者；ii）疑似但未确诊癌症的患者。
晚期癌症患者队列
晚期癌症患者队列（n = 28）包括 11 种不同类型的癌症，既有上皮性也有非上皮性，只有表型同时为 ofCS+/DAPI+/CD45−/CD66b−/ CD16− 的细胞才被定义为 CTCs。
在 25 名患有上皮性癌症的患者中，有 6 名 (24%) 检测到 ofCS+ CTC，每 4 mL 全血中 CTC 数量在 1 至 127 个之间，而在 3 名非上皮性癌症患者中，有 3 名 (100%) 在相同血量中检测到 1 或 2 个 ofCS+ CTC (图 3a)。在 13 名健康捐赠者的血液样本中未检测到 ofCS+ 细胞，突显了 rVAR2:dextran 染色法的癌症特异性。
除了不受组织来源的影响之外，这种 ofCS 染色方法也不需要预先富集 CTCs 就能识别形态多样化的 CTCs。在可检测到的 ofCS+ CTC 患者中，细胞形状和大小表现出显著的异质性 (图 3b 和图 4)。
图 3 | 晚期癌症患者中 ofCS + CTCs 的检测
图 4 | 形态多样的 CS + CTCs 检测
疑似但未确诊癌症的患者队列
研究者将 rVAR2:dextran 染色法应用于一组患有严重非特异性症状或癌症体征（如疲劳、体重减轻或弥漫性疼痛）的患者（n = 80），包括了各种类型的癌症、自身免疫性疾病或感染。
80 名患者中有 11 名 (13.75%) 被诊断出患有癌症，包括血液系统癌症 (n=4) 和恶性实体瘤 (n=7)。血液样本分析显示，在 4 名 (57.1%) 实体瘤（结直肠癌或前列腺癌）患者中检测到了 ofCS+CTCs (表1) 。未观察到 ofCS 阳性与癌症分期或转移的存在之间存在明显相关性。
在 4 名被诊断患有血液系统癌症（多发性骨髓瘤）的患者中，有 1 名患者的血液样本中存在 37 个 CS 阳性且 CD45 阴性的循环肿瘤细胞 (表1)。
在 69 名未获癌症初步诊断患者中，有 6 名 (8.7%) 检测到了 CTCs (表2)，其中两名患者曾有乳腺癌或淋巴瘤病史但采血时无复发证据。而另一位患者在 15 个月之后的随访中被诊断为 III 期基底鳞状细胞癌。这一发现提示，CTCs 检测可能较传统临床诊断提前数月识别肿瘤发生/转移风险，为癌症早期干预提供关键时间窗口。
总结与讨论
基于 rVAR2:dextran 探针的多癌种 CTCs 检测技术及其转化应用潜力
这篇研究建立的 ofCS 靶向 CTCs 检测技术，突破了传统方法的癌种限制，实现了多癌种 CTCs 的通用检测，提高了其在各种癌症环境中的临床效用。与传统方法相比，rVAR2:dextran 染色法无需富集步骤，其高灵敏度与特异性为癌症早期诊断提供了新的液体活检工具，有助于在肿瘤可治愈阶段发现病变。
同时，该技术可动态监测 CTCs 数量的变化，为评估治疗效果及预后判断提供客观指标，推动癌症个体化治疗的发展。
二、Cytation：科研攻坚的核心技术支撑
在这篇研究中，Cytation 细胞成像多功能微孔板检测仪在CTCs检测及鉴定方法开发中发挥了主要技术支撑作用：
- 高分辨率成像：提供细胞形态与荧光信号的精准捕捉，支持 CTCs 的直观识别与形态学分析。
- 自动化扫描与计数：结合 Gen5 软件实现载玻片区域的自动扫描与 CTCs 计数，显著提升检测效率与数据一致性。
- 多通道荧光分析：支持多色荧光标记的同步检测，可同时分析 CTCs 表面标志物与探针结合信号，为机制研究提供多维数据。
- 结果可视化与量化：生成高质量图像与定量数据，便于研究结果的直观展示与科学论证，增强研究成果的可信度。
Cytation ，一站式细胞检测与成像分析解决方案
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安捷伦细胞分析平台包括xCELLigence RTCA实时细胞分析仪、NovoCyte系列流式细胞仪、Seahorse能量代谢分析仪以及Synergy系列微孔板检测仪和Cytation 系列（共聚焦）细胞成像多功能微孔板检测仪。安捷伦细胞分析平台聚焦基础科研与细胞与基因治疗产品的开发全流程，作为适配新一代疗法的强大分析工具，提供多方位的细胞效力检测和深度的细胞分析，并致力于研发、生产质控以及临床的全方位检测与分析方案开发。
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