近日，西南大学化学化工学院袁若教授、向云教授在国际知名期刊JACS发表题为 “In Vivo Spatiotemporal Protection and Recognition of Circulating Tumor DNA for Early Cancer Diagnosis and Monitoring”的研究论文。该研究围绕循环肿瘤DNA（ctDNA）生物利用度极低这一科学问题，提出了一种全新的体内ctDNA时空保护与识别策略，通过在生物学层面主动干预ctDNA清除与降解过程，从源头解决了其“丰度低”的根本问题，重构了ctDNA传感方式。

循环肿瘤DNA（ctDNA）是一种用于癌症诊断和监测的重要生物标志物。然而，其有效的临床利用受到体内快速清除和核酸酶介导的降解的限制，这导致其生物利用度极低。大多数现有的ctDNA检测策略都侧重于体外或离体的信号扩增，并未解决控制循环中ctDNA分析物丰度的内在生物学限制。该研究构建了通过将诊断范式从被动的离体检测转变为主动的体内分子保护和序列特异性识别，建立了一个无缝的“体内→体外”诊断流程。

具体地，研究人员整合了免疫球蛋白G修饰的脂质体（用于瞬时饱和单核吞噬细胞系统并抑制ctDNA清除）以及全身给药的抗双链DNA单克隆抗体（用于保护ctDNA免受核酸酶降解）。这种协同的体内干预使可回收的ctDNA水平相比未保护的对照组提高了56.2倍。受保护的ctDNA随后在体内被序列特异性纳米探针识别，导致锁核酸报告分子经肾脏排泄，从而将分子识别事件转化为可获取的尿液读出信号。利用辣根过氧化物酶封装的DNA水凝胶系统，这些报告分子进一步转化为高度放大的电化学信号，能够灵敏、无创地识别体积小至30 mm³（直径约3.8 mm）的早期肿瘤，并对肿瘤进展和治疗反应进行定量监测。该研究成果标志着ctDNA检测正从“体外信号放大”迈向“体内活体调控”的新维度。对于早期癌症患者来说，这意味着更高的诊断准确率、更少的创伤和更便捷的监测手段。

西南大学化学化工学院博士生宋欣媚为该文章的第一作者，袁若教授、向云教授为共同通讯作者，西南大学化学化工学院为第一完成单位。这项工作得到了国家自然科学基金项目（22576165 与 22374112）的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c00261