内部萃取电喷雾电离质谱快速鉴别癌变组织边界的方法研究

Accurate surgical resection of tumor margins is a great challenge in clinical practice. There is currently a lack of analytical methods which allow rapid and accurate analysis for distinguish the tumor tissue. In our earlier collaborative study with the Department of Cardiothoracic Surgery at the Second Affiliated Hospital of Nanchang University, we have demonstrated a principal feasibility for the rapid differentiation of cancer and normal tissues using the direct ambient ionization mass spectrometry (AMS) analysis of biopsy samples. Based on the achieved results, in this project we will explore the potential of AMS analysis for the accurate identification of tumor edges under intraoperative conditions in real time using a novel AMS method called internal extractive electrospray ionization mass spectrometry (iEESI-MS). Here a stable iEESI ionization source will be developed and coupled to the LTQ-MS. A new approach iEESI-MS for acquiring the internal information of tissue sample will be proposed and this iEESI-MS will be applied to analyze the tumor and normal tissues of 100 patients. Finally, iEESI-MS will be used to identify the tumor margins in the surgical-resection. The proposed project will be accomplished within four years. In perspective, the project provides a new diagnose method of the identification of accurate tumor margins and lay the solid foundation for finding the tumor bio-marker.

癌变组织边界的快速准确鉴定是恶性肿瘤手术治疗时确定切除范围的关键前提。本项目围绕临床中难以快速准确判定恶性肿瘤癌变组织边界这一重大难题，在前期工作的基础上，针对癌症组织样本的特殊性和复杂性，开发专门的内部萃取电喷雾电离技术（iEESI）及装置，构建、优化及表征用于快速判断癌变组织是否切除完全的内部萃取电喷雾电离线性离子阱质谱（iEESI-LTQ-MS）研究平台，获得癌变组织与正常组织在分子层次的差异，并结合化学计量学方法对获得的癌症与癌旁组织的iEESI-MS数据进行区分，建立癌变组织的快速质谱鉴定研究方法，为确定临床常见恶性肿瘤（如肺癌、肝癌、食管癌等）合理的手术切除范围提供一种新的快速质谱诊断方法。

全球恶性肿瘤发病率持续上升且死亡率居高不下，并趋于年轻化，严重威胁着人类健康与生命安全。目前，外科手术仍是治疗恶性肿瘤最直接、最有效的方法。但是，如何准确快速判定癌症和癌旁组织成为恶性肿瘤手术治疗的关键。如果恶性肿瘤手术切除不彻底则达不到根治的目的，但盲目地扩大手术范围不仅不能有效地防止肿瘤复发，而且更有可能因为不必要的手术创伤而产生并发症，从而影响治疗效果。本项目围绕临床中难以快速准确判定恶性肿瘤癌变组织边界这一重大难题，在前期与南昌大学第二附属医院合作研究的基础上，主要研究了能够获取生物组织样品内部信息的iEESI电离源的电离机理，揭示了iEESI 的电离过程中能量和电荷传递的规律，掌握了精细调控能量和电荷的途径和方法；针对癌症组织样本的特殊性和复杂性，开发了专门的iEESI电离源装置，构建、优化及表征了用于快速判断癌变组织是否切除完全的内部萃取电喷雾电离线性离子阱质谱（iEESI-LTQ-MS）研究平台；利用建立的研究平台，获得了肺癌、肝癌、食管癌、妇科癌症等癌变组织与正常组织在分子层次的差异，找到了对区分癌症组织与癌旁组织有显著贡献的生物标志物分子磷脂类物质，结合化学计量学和主成分分析等方法对获得的癌症与癌旁组织iEESI-MS数据进行了区分，使癌症组织与癌旁组织得到很明显的区分，并建立了癌变组织的快速质谱鉴定研究方法，为确定临床常见恶性肿瘤合理的手术切除范围提供了一种新的快速质谱诊断方法，为深入阐明恶性肿瘤发生、发展过程提供新方法和新思路，为有效地提高恶性肿瘤患者的生存率及人民的生命尊严，改善生存质量提供技术保障。