肿瘤极早期预警技术，是指对癌变中的组织或极少量肿瘤细胞（100个以下）构成的原位癌组织进行诊断的技术。该技术的发展对肿瘤患者的早期治疗具有极为重要的意义。目前在肿瘤极早期预警领域，相关技术仍极度匮乏。对于直径小于5毫米的肿瘤病灶，CT、磁共振成像等传统影像学技术难以分辨，肿瘤代谢标志物也难以精确检测，无法满足肿瘤极早期预警的需求。
中国科学院上海微系统与信息技术研究所丁古巧团队与上海交通大学医学院附属第九人民医院眼科范先群团队合作，提出利用含氮石墨烯材料，快速实现肿瘤细胞的极早期预警新技术。该技术已成功应用于49例临床样本的肿瘤脱落细胞筛查，提供了一种低成本、高准确性、无创、普适的肿瘤荧光检测手段。相关研究成果日前在线发表于国际权威期刊《先进材料》。
肿瘤检测提前4周
根据国家癌症中心最新统计，我国恶性肿瘤每年新发病例为380.4万，死亡病例为229.6万。
研究团队筛查近5000种差异代谢产物，绘制了肿瘤细胞和正常细胞的代谢差异图谱，发现肿瘤细胞内“糖酵解”水平明显高于正常细胞。该差异化的代谢模式会引起肿瘤细胞胞质“NAD+”水平升高约4.5倍。更重要的是，在原位癌发生的极早期，就会出现这一差异化的代谢模式。因此，对“糖酵解”过程中的重要标志物“NAD+”进行监测，可实现肿瘤的极早期预警。
研究团队在最小尺寸（1-3纳米）石墨烯材料中，掺杂了氮原子，这样石墨烯可实现与“NAD+”之间的能量转移，进而将石墨烯材料的荧光增强6倍以上。通过荧光标记，在显微镜下可以清楚地看到被石墨烯标记的肿瘤细胞。
在小鼠肝脏自发瘤模型中，现有成像技术可在药物诱导24周后实现原位肿瘤病灶的检测。相比之下，这一新的成像策略，在药物诱导20周即可对5-10个细胞构成的微小原位病灶实现荧光标记，检测时间提前了4周。
1小时内出具检测报告
联合团队开发了快速诊断试剂盒，对至少13种肿瘤细胞系的特异性标记率高达96.15%。
团队对所收集的49例尿液、胸腔积液、玻璃体和血液等临床样本进行了肿瘤细胞筛查。结果表明，这一技术可高效甄别早期病人样本中的肿瘤细胞。相比传统方法，上述试剂盒在早期病人样本检测中的准确率提高近一倍，在临床上具有非常重要的意义。
此外，该检测技术可在1小时内出结果，不仅操作简易，成本也更低。“以泌尿系统肿瘤为例，一次荧光原位杂交试剂盒检测需要近千元，组织病理活检需要七天以上，而通过尿液试剂盒进行肿瘤检测，只需半小时，成本降低到了百元左右。”丁古巧研究员介绍。
据悉，联合研究团队已申请多项国家发明专利，正与药企积极沟通，推进科技成果的市场转化。
