完成单位：郑州大学

完成人：李朝辉、屈凌波、孟红敏、宋荣斌、蔡齐勇、孙远强、杨冉、葛佳

成果简介：项目成果以响应性荧光探针的设计构筑及其在癌症早筛早诊中的基础与应用研究为主线，借助荧光纳米材料、荧光标记DNA和有机荧光小分子优异的光学性能，结合它们对生物分子及pH、极性、黏度等因子特殊的荧光响应性，构筑了系列响应性荧光探针，发展了从体液到细胞层面的癌症早期识别新方法、新技术，实现了多种癌症标志物的高灵敏、高精准检测，以及线粒体、核仁、溶酶体等细胞器微环境异质性的时空分辨测量。在此基础上，基于单分子阵列式数字发光技术创制了新仪器、新设备，打造了“政产学研用”一体化平台，开发了一批高灵敏、高精准的癌症早筛早诊试剂盒。项目成果有助于精准感知癌症的发生发展，围绕相关工作发表论文28篇，授权专利10项，并获得医疗器械检验部门的检验检测报告7份。

  创新点及科学价值：

  1）通过响应性荧光纳米探针的构筑，发展了多种体液层级癌症标志物的高灵敏检测方法，并创制数字式单分子阵列分析仪，搭建了“政产学研用”一体化平台，开发了一系列高品质的癌症早筛试剂盒，为癌症早筛早诊开辟了新通道。

  2）面对癌细胞复杂的多维环境，设计了响应和信号放大单元，开发了高摄入率和高稳定度DNA纳米荧光探针，建立了胞内核酸标志物的成像分析方法，并将锚点深入到细胞器微环境，通过靶向型荧光探针的设计和开发，发展了细胞器微环境介导的癌细胞时空分辨测量技术，有望更早地监测癌症以及开展疗效评估研究。

社会经济效益：癌症是威胁人类健康的重要疾病，发病率逐年增高，发病年龄日趋年轻化。临床诊断手段缺失、癌症发病及转移机制不明确等因素严重阻碍了临床对癌症的预防和早期预警。针对癌症早筛早诊的重大迫切需求，项目开发了系列液体活检试剂盒，实现了癌症的快速、简便、高效、精准早期筛查；发现了癌症发生发展过程中的关键生物标志物，为新药研发提供了新型候选靶点。此外，借助细胞器靶向性荧光探针的开发，发展了针对癌症细胞器微环境异质性介导的时空分辨测量新体系。以上成果可推动纳米生物检测领域相关产业的发展，促进我国医疗卫生事业的进步，具有巨大的社会效益和经济效益。

应用前景：根据燃石医学招股说明书，国内癌症早筛市场规模将从2019年的184亿美元增长至2030年的289亿美元。然而，传统早筛手段有诸多局限，甚至无法覆盖一些常见癌种，依存性较低。我们所开发的基于数字式单分子阵列分析技术的早筛试剂盒能够突破以上局限。为了验证试剂盒的应用效果，我们分别对多家合作医院提供的近2000例临床样本进行了分析，并与传统ELISA法对比，产品的性能得到了河南省医疗器械检验所的验证，有望进一步申请医疗器械证并推广到临床应用。