基于循环肿瘤细胞（CTC）的液体活检技术，能够在高灵敏度（98%）与高特异性（99%）的情况下对多种癌症进行无创筛查、耐药检测、以及特异性肿瘤信息分析。然而，当前检测平台数量不足、检测需求却巨大，导致多数血液样本需要排队等待3-7天才能实施检测。然而，临床研究表明，一旦脱离体内环境5 h内全血样本中有60%的CTC将会进入凋亡程序，RNA和DNA等遗传物质出现显著性降解，72 h内CTC凋亡率将高达83%，造成活检结果出现巨大误差，导致检测失败。

  传统化学固定血样的方法虽然能够保留CTC表面多种肿瘤标志物信息，但仍会造成细胞内部RNA等肿瘤遗传信息物质的降解或断裂。常用的细胞超低温冻存法则由于高浓度细胞毒性冻存剂（甘油或DMSO等），复杂的冻存复苏操作，高概率的基因突变等问题而逐渐被临床检验所抛弃。当前，根据美国权威液体活检平台CellSearch报道，检测CTC的全血样本离体后，最多保存72小时。开发低体温（1℃~35℃）环境下，能够长期稳定全血样本、保存CTC活性，维持RNA/DNA等遗传物质稳定性，细胞表面肿瘤标志物完整性的全血保存体系具有重要的临床科学意义。

  在系统研究全血样本中CTC的三种损伤机理（失巢凋亡、ROS损伤、血小板聚集）后，天津大学化工学院张雷、杨静团队，与天津市肿瘤医院开展合作，在国际知名期刊《Nat. Commun.》 （IF=16.6）上发表了题为” Zwitterionic Microgel Preservation Platform for Circulating Tumor Cells in Whole Blood Specimen”的研究论文。天津大学化工学院的硕士研究生马一鸣和天津市肿瘤医院张军副主任医师为论文的共同第一作者，张雷教授和杨静副教授为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金面上项目的支持。

图1 （a）全血样本中CTC的保存损伤基质（b）两种微凝胶构建的块状水凝胶CTC保存体系及其保存过程（c）CTC保存体系的保存机制。

图2 水凝胶体系的构建以及ROS清除，ECM模拟性能表征

 图3 水凝胶体系的血小板活化、聚集抑制性能表征

  随后，作者利用该凝胶体系建立的保存平台对20名癌症患者含有CTC的全血样本进行了长期低体温保存实验。实验结果证明，凝胶体系能够在3天内实现CTC的90%存活（2倍高于商用保存液体系），7天内大于70%的CTC存活，而商用保存液组在第5天时，血样中CTC存活率已经为0，图4，表1）。 

表1 20名癌症患者全血样本的保存结果 

图4 水凝胶体系对20名癌症患者的全血样本保存

图5 低体温保存后CTC的转录组分析

  论文信息：Zwitterionic Microgel Preservation Platform for Circulating Tumor Cells in Whole Blood Specimen

  全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-40668-1 

  通讯作者简介

  张雷，天津大学化工学院生物化工系教授、系主任、博士生导师，国家自然科学基金优秀青年基金获得者。主要研究方向包括生物化工与合成生物学、低温保护、功能材料、海洋涂料等。已在Nature Biotechnology, Nature Communications, JACS, Angew, Chemical Reviews, AIChE Journal, CES, Research, Engineering等期刊发表论文100多篇。

  杨静，天津大学化工学院生物化工系副教授、博士生导师。主持国家级重点项目、国家自然科学基金、天津市基金、教育部博士后基金等项目。主要研究方向为细胞保存、仿皮肤材料、合成生物学等。已在Nature Communications, Research, Advanced Functional Materials, Chemical Reviews, AIChE Journal等刊物发表第一作者/通讯作者SCI论文40余篇。