鉑類藥物是目前臨床常見(jiàn)廣譜抗腫瘤藥物，已深度整合入結(jié)直腸癌、卵巢癌、肺癌等實(shí)體瘤的標(biāo)準(zhǔn)化治療體系，成為多種惡性腫瘤一線及聯(lián)合方案的核心組分。然而，鉑類藥物的副作用顯著 (如神經(jīng)毒性、腎毒性、耳毒性等)，因此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血液中具有藥理活性的“超濾鉑”濃度對(duì)于優(yōu)化療效與個(gè)性化化療方案的制定至關(guān)重要。目前，在臨床實(shí)踐中，鉑類藥物的藥代動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)幾乎處于空白狀態(tài)。傳統(tǒng)的分析方法雖然可以檢測(cè)總鉑濃度，無(wú)法直接進(jìn)行“超濾鉑”濃度檢測(cè)，另外存在存在檢測(cè)流程復(fù)雜、設(shè)備龐大、靈敏度不足，藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)與組學(xué)數(shù)據(jù)割裂等問(wèn)題。
大連理工大學(xué)物理學(xué)院先進(jìn)光學(xué)與光纖傳感彭偉教授課題組與大連理工大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院（遼寧省腫瘤醫(yī)院）檢測(cè)科、神經(jīng)外科、婦科展開(kāi)深度合作，以傾斜光纖布拉格光柵表面等離子共振 (TFBG -SPR) 技術(shù)的光纖傳感元件為核心，結(jié)合DNA靶向捕獲探針，實(shí)現(xiàn)了臨床鉑類化療物的高特異性、超痕量POCT檢測(cè)，為化療過(guò)程中鉑藥的藥代動(dòng)力學(xué)分析提供了有效方案；另外同步開(kāi)展癌癥標(biāo)志性核酸序列miRNA-21的多組學(xué)分析，最終服務(wù)于精準(zhǔn)化療的、管理與個(gè)體化治療決策提供動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并首次通過(guò)POCT臨床快檢平臺(tái)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了鉑藥和miRNA在預(yù)后化療周期的負(fù)相關(guān)性。該成果以“Plasmonic Fiber Optic Sensing Platform for Point-of-Care Pharmacokinetic Monitoring of Platinum Chemotherapeutics: Toward Ultra-trace Multi-Omics Precision Chemotherapy Management”為題發(fā)表于ACS Sensors，第一作者為大連理工大學(xué)物理學(xué)院博士研究生段怡凡，通訊作者為大連理工大學(xué)物理學(xué)院張揚(yáng)副教授、遼寧省腫瘤醫(yī)院檢測(cè)科主任鄭陽(yáng)醫(yī)生以及結(jié)直腸科李永民醫(yī)生。
該平臺(tái)的檢測(cè)范圍在10 pM至0.1 μM之間，檢出限為782 fM，且覆蓋臨床有效濃度區(qū)間，對(duì)Pb2+、Mn2+、Cu2+、Ca2+等常見(jiàn)金屬離子無(wú)交叉響應(yīng)，檢測(cè)結(jié)果有較高的可重復(fù)性，三次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差小于5%，檢測(cè)結(jié)果具備良好的可靠性。在臨床樣本中，對(duì)30例臨床血清與尿液免標(biāo)記樣本進(jìn)行檢測(cè)，用藥組與健康對(duì)照組信號(hào)差異顯著 (P < 0.01)。另外，得益于DNA靶向識(shí)別探針的靈活可編程性，通過(guò)改變探針序列，可以將該檢測(cè)方案拓展至miRNA、ctDNA、標(biāo)志性蛋白等重要臨床生物標(biāo)志物的檢測(cè)應(yīng)用中。檢測(cè)方案具備高度通用性與可編程性，為多癌種、多標(biāo)志物聯(lián)合監(jiān)測(cè)提供技術(shù)基礎(chǔ)。并通過(guò)深入開(kāi)展臨床橫向免標(biāo)記與縱向隊(duì)列樣本綜合檢測(cè)研究，采集結(jié)直腸癌與卵巢癌患者化療前后血清樣本，進(jìn)行無(wú)標(biāo)簽、超痕量快檢，揭示了鉑藥濃度與miRNA-21表達(dá)水平之間的潛在負(fù)相關(guān)關(guān)系，驗(yàn)證了平臺(tái)臨床適用性與生物標(biāo)志物潛力。該工作結(jié)合學(xué)校醫(yī)工交叉合作的契機(jī)，通過(guò)光纖智能感知技術(shù)團(tuán)隊(duì)和腫瘤臨床醫(yī)生團(tuán)隊(duì)多年合作，為精準(zhǔn)化療的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與個(gè)體化劑量調(diào)整提供了標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化的技術(shù)方案，為后期AI整合數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)多組學(xué)輔助診療模型的搭建提供了有效的解決途徑，具備潛在的臨床轉(zhuǎn)化前景。
ACS Sensors 2025 10 (8), 6010-6019/DOI: 10.1021/acssensors.5c01492
