面向癌症精準診療的高密度微腔陣列式多重數字PCR晶片

《面向癌症精準診療的高密度微腔陣列式多重數字PCR晶片》是依託重慶大學，由李剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向癌症精準診療的高密度微腔陣列式多重數字PCR晶片
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李剛
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

獲取患者的基因變異信息是實現癌症精準治療的關鍵。近年來具有簡便、無創優勢的循環腫瘤DNA（ctDNA）檢測被視為實現癌症精準診療突破的重要手段。但是由於患者外周血中ctDNA含量極低且腫瘤遺傳變異存在異質性和複雜性，目前常規基因診斷技術的靈敏度和準確性還難以滿足ctDNA臨床檢測的需求。最近，高靈敏度的數字PCR技術的出現，為基於ctDNA檢測的癌症精準治療帶來了希望，顯示了很好的臨床套用前景。但是現有數字PCR平台存在一些嚴重不足，如昂貴的儀器裝備、複雜的操作流程和較弱的多重檢測能力等，影響了該技術在臨床實際中的套用。本項目擬研究一種新型多重數字PCR晶片，該晶片利用高密度微腔陣列結合無源微流體驅動技術實現樣品的數位化分解，同時採用分區預存引物實現多重PCR檢測，可很好地克服現有數字 PCR 技術在臨床實際套用中的關鍵瓶頸問題，有望為臨床腫瘤的精準醫療提供一種有效的分子生物學檢測手段。

結題摘要

獲取患者的基因變異信息是實現癌症精準治療的關鍵。近年來具有簡便、無創優勢的循環腫瘤DNA（ctDNA）檢測被視為實現癌症精準診療突破的重要手段。但是由於患者外周血中ctDNA含量極低且腫瘤遺傳變異存在異質性和複雜性，目前常規基因診斷技術的靈敏度和準確性還難以滿足ctDNA臨床檢測的需求。最近，基於微流控技術的高靈敏度數字PCR技術的出現，為基於ctDNA檢測的癌症精準治療帶來了希望，顯示了很好的臨床套用前景。但是現有數字PCR平台存在一些嚴重不足，如昂貴的儀器裝備、複雜的操作流程和較弱的多重檢測能力等，影響了該技術在臨床實際中的套用。本項目針對現有數字PCR系統的上述局限開展了一種簡易多重數字PCR晶片的研究，主要研究內容包括：①針對數字PCR技術對PCR反應體系大規模數位化分解的需求，以及微納尺度下液滴易於揮發的問題，成功設計並製作了具有低揮發性能且集成高密度皮升級微腔陣列的數字PCR晶片（8×20000個微腔）；②探索基於PDMS薄膜透氣特性結合預脫氣處理的簡便微流體操控技術，建立了基於微腔陣列結合表面張力作用的規模化液樣快速數位化分解新方法，成功實現了液樣在高密度微腔陣列中的無源快速分配（分配時間＜10min）；③探索基於微腔充樣結合冷凍乾燥方法的擴增引物分區預儲存技術（8重檢測），建立了可實現多重數字PCR檢測的技術方案。本項目所研製的晶片通過結合高密度微腔陣列和預脫氣集成式“真空微泵”技術成功實現了樣品的快速、自動的數位化分解，同時也成功實現了晶片上多重引物的分區預存儲技術方案，為下一步實現多重數字PCR檢測奠定了技術基礎，可很好地克服現有數字 PCR 技術在臨床實際套用中的關鍵瓶頸問題，有望為臨床腫瘤的精準醫療提供一種有效的分子生物學檢測手段。另外，本項目研究過程中共發表論文18篇（其中SCI論文9篇），申請專利1項，培養研究生4名（其中博士生1名，碩士生3名）。