第二届上海大学十大学术进展候选项目简介
（申报编号：XSJZ-202225)
一、学术进展名称及负责人：
基于分子识别微传感器的癌症干细胞精准调控研究
许婧靓（上海大学中欧工程技术学院副教授）
二、项目背景：
我国整体癌症发病率和死亡率仍然呈现持续上升趋势，每年恶性肿瘤所致的医疗花费超过2200亿，其主要原因是我国癌症病情从精准检测到定向调控的措施不到位。当前对癌症病情的控制还有赖对癌症起始细胞（即癌症干细胞）的精确检测与调控。因此，通过液体活检无创或微创介入分子识别微传感器实现对癌症干细胞的精准识别与捕获，进而调控其细胞粘附、生长、分化、迁移等行为是实现癌症早期诊断和精准治疗亟需解决的关键问题。针对该问题，设计和制备能够特异性识别肿瘤细胞、并调控肿瘤细胞行为的智能传感器，不局限于静态单一靶标的检测，而是拓展到多靶标群体检测和动态事件干预，也有望实现精准医疗领域核心技术突破。
“癌症干细胞假说”提出：肿瘤组织主要有两种类型的肿瘤细胞，即普通的肿瘤细胞和极少量癌症干细胞组成。其中，普通的肿瘤细胞构成实体瘤主要成分，具有组织来源特异性,那些含量极少的癌症干细胞负责启动肿瘤的发生和发展，具有极强的致瘤能力和自我更新并多向分化的潜能，是肿瘤的根治难题。我们设想：如能针对癌症干细胞表面异常表达的受体制备分子识别微传感器，并引入肿瘤抑制功能，不仅可以在复杂的体内环境中精准地识别和捕获癌症干细胞，而且有望实现对该癌症干细胞相关功能的调控。
三、学术进展及创新点：
围绕“在复杂的生理环境中如何精准靶向肿瘤干细胞并抑制其生长”的问题，拟通过DNA结构域与肿瘤干细胞同时印迹的方式制备高精准度的分子识别微传感器，从控制肿瘤细胞功能和释放药物两个角度同时出发，进行肿瘤抑制和相关机制研究，以期为肿瘤精准治疗新技术开发提供参考。创新之处有：
1.首次提出针对DNA结构域与活细胞复合体原位合成分子识别微传感器。目前，利用量子点内光源引发的自由基聚合反应、自由基介导的硫醇-烯点击化学反应制备分子印迹聚合物的相关工作已取得一定成绩，将二者结合用于原位合成分子识别微传感器的研究方案是本项目的创新之处。
2.将调节微环境和调控细胞功能相结合，用于肿瘤抑制和相关机制研究。根据临床研究结果，单一地靶向肿瘤细胞或者肿瘤微环境的治疗方案总有些许不足。本项目的特别之处在于同时靶向肿瘤细胞和肿瘤微环境，用原位合成的分子识别微传感器，识别肿瘤细胞表面高表达的受体并阻断其信号通路。
四、研究成果及应用情况、学术及社会影响：
1. 代表性成果（论著、专利及获奖）
(1) Xu, J., Miao, H., Zou, L., Tse Sum Bui, B., Haupt, K., & Pan, G. (2021). Evolution of molecularly imprinted enzyme inhibitors: from simple activity inhibition to pathological cell regulation. Angewandte Chemie, 133(46), 24731-24738.
(2) Sha, L., Zhu, M., Lin, F., Yu, X., Dong, L., Wu, L., ... & Xu, J*. (2021). Stable DNA Aptamer–Metal–Organic Framework as Horseradish Peroxidase Mimic for Ultra-Sensitive Detection of Carcinoembryonic Antigen in Serum. Gels, 7(4), 181.
(3) Chen, M., Li, X., Xu, J.*, & Liu, W*. (2022). An innovative algorithm combining attention mechanism and feature fusion for circulating tumor cells detection. In 2022 16th IEEE International Conference on Signal Processing (ICSP) (Vol. 1, pp. 416-419).（会议论文）
（4）许婧靓；李潇磊；伍迪航；陈明灿；叶梦雪；刘宛予。一种基于可解释深度学习算法的循环肿瘤细胞检测系统，2022-05-22，中国，202210516196.4。
（5）许婧靓；陈明灿；李潇磊；叶梦雪；王驰。一种医学图像检测系统及方法，2022-07-12，中国，202210795642.X。
（6）许婧靓；叶梦雪；陈明灿；李潇磊；付冰洁；曹亚。一种循环肿瘤细胞检测系统及电化学传感器制备方法，2022-08-04，中国，202210924570.4。
2. 学术及社会影响
预计该研究方案的顺利开展将推广分子识别微传感器在精准医疗领域的应用，助力肿瘤早期精准诊疗技术发展。
