直接质谱分析精准界定非小细胞肺癌手术病灶的研究

This project revolves around the major problem of quickly and accurately define the cancer tissue boundary during surgical process is difficult, take non-small cell lung cancer surgery as research target and based on the design and processing of Internal extraction electrospray ionization device, to develop a new mass spectrometry technique for directly obtaining the whole organization molecular information directly under the premise of nonuniformity of nonuniformity. By optimizing the experimental process and parameters, establish a rapid (<10 s / sample), sensitive (RSD <5%) and less sample consumption (1.5 mg) method for cancerous tissue analysis. Furthermore on the analysis of multitudinous clinical cancer and adjacent samples, build a set of cancer and adjacent molecular recognition model, then develop molecular recognition results output software to achieve the identification of cancer tissue and classification. Formed a cancerous tissue defining platform suitable for the operating room environment and debugging and characterization the performance indicators of platform, combined with the operating room environment research and development cancer defined clinical application demonstration system, to achieve the aims of direct mass spectrometry accurate definition of non-small cell lung cancer surgical lesions target.

癌变组织边界的快速精准界定是恶性肿瘤手术治疗时确定切除范围的关键前提。本项目围绕外科手术过程难以快速精准界定癌变组织边界这一重大难题，以非小细胞肺癌手术病灶为研究对象，开发专门的内部萃取电喷雾电离装置（iEESI），在不匀浆非破碎前提下，研发基于直接质谱分析在分子水平上精准界定癌变组织与癌旁组织的新兴技术，对大量临床癌变和癌旁（正常）组织进行快速质谱分析，构建一套癌变、癌旁分子识别模型，开发分子识别结果输出软件，实现对癌变、癌旁组织判别及归类，建立适用于手术室环境的癌变组织界定平台，并对平台的性能指标进行调试表征，结合手术室环境研发癌变界定临床应用示范系统，实现手术过程中对癌变组织与癌旁组织的快速界定。

恶性肿瘤严重威胁着人类健康与生命安全，而外科手术是治疗恶性肿瘤最直接、最有效的方法。而目前对于肿瘤组织的诊断方法有很多种，其中病理切片检查判断肿瘤边界是目前的“金标准”，但是仍然存在一些问题。因此，如何准确快速地判定组织中是否含有恶性肿瘤具有重大的临床意义。癌变组织边界的快速精准界定是恶性肿瘤手术治疗时确定切除范围的关键前提。本项目围绕临床外科手术过程难以快速精准界定癌变组织边界这一重大难题。在前期工作的基础上，以直接质谱技术为基础，设计改进内部萃取电喷雾电离装置（iEESI），在不匀浆非破碎前提下，对大量临床癌变和癌旁（正常）组织进行快速质谱分析，构建一套癌变、癌旁分子识别模型，实现对癌变、癌旁组织判别及归类，建立适用于手术室环境的癌变组织界定平台，实现手术过程中对癌变组织与癌旁组织的快速界定，为确定手术过程中常见恶性肿瘤合理的手术切除范围提供一种新的快速质谱诊断方法。首先，构建了基于iEESI-MS技术的快速精准癌变组织分子识别的新型质谱技术研究平台, 实现了对单个肿瘤组织样本尤其是癌症组织中的脂质、小代谢物和蛋白质的连续、顺序检测及氨基酸的分析。构建了合适的癌症预测模型并确定了在癌组织和癌旁组织分化中的重要物质，该方法为精密分子诊断和系统生物学研究的高级应用提供了一种新的分析工具。其次，利用直接质谱技术对肝癌、乳腺癌、肌瘤及其他生物样本组织进行了快速分析，并通过建立的预测模型进行差异分析，确定了生物标志物，实现了对组织样本的快速精准定位分析，在分子层次上实现了对癌变和癌旁（正常）组织的快速精准界定。最后，建立了低温手术刀（LTEU）解吸与EESI联用技术（LTEU-EESI-MS）， 具有高分析精度和高空间分辨率，是一种很有前途的术中组织表征方法，为外科手术提供了保障。