近日，北京大学第三医院神经外科杨军教授团队联合中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院常超研究员团队，在综合类学术权威期刊Advanced Science（《先进科学》）在线发表题为“A Dual-Channel Synergistic Ultrasensitive Biosensor for Tumor Liquid Biopsy”（双通道协同超灵敏肿瘤液体活检生物传感器）的研究论文。该研究围绕胶质瘤液体活检中“突变信号弱、样本量需求高、精准检测难”这一问题，探索了利用准连续域束缚态（Quasi-bound state in the continuum，Q-BIC）超表面与DNA纳米结构级联放大体系实现IDH1突变ctDNA超灵敏检测的新策略。

论文截图

胶质瘤是中枢神经系统常见的原发性肿瘤。近年来，分子分型已成为胶质瘤诊断、预后判断和治疗决策的重要依据。其中，IDH1突变状态与胶质瘤分型、患者预后及治疗选择密切相关。传统组织活检虽然仍是分子诊断的重要依据，但脑肿瘤组织取材具有侵入性，且难以反复获取，限制了疾病动态监测和术后随访。液体活检通过检测脑脊液、血液等体液中的肿瘤来源DNA，为胶质瘤分子诊断提供了新的可能。然而，胶质瘤释放到体液中的ctDNA含量极低，且容易被降解，常规检测方法在灵敏度、样本需求量和检测效率方面仍面临挑战。

针对上述问题，研究团队提出“双通道协同”检测策略。一方面，通过设计Q-BIC超表面传感结构，增强传感界面与目标分子之间的相互作用，提高对微弱分子信号的识别能力；另一方面，引入DNA四面体、杂交链式反应和金纳米颗粒级联放大体系，将极低丰度的突变DNA信号进一步放大。两种策略相互协同，使传感平台能够在微量样本量条件下捕捉胶质瘤相关突变信息。

研究结果显示，该生物传感器对IDH1.R132H突变ctDNA具有良好的特异性和超高灵敏度，检测限达到74 zM，线性检测范围覆盖12个数量级。临床样本验证中，研究团队纳入健康对照、IDH1野生型胶质瘤患者和IDH1.R132H突变胶质瘤患者共40例，使用微升级脑脊液样本即可完成检测。与传统液体活检方法相比，该平台具有样本需求量低、检测速度快、无需标记、成本较低等优势，并在胶质瘤分子分型中显示出良好的临床应用潜力。

此外，研究发现，该平台的检测信号与肿瘤体积、胶质瘤级别等临床信息具有一定相关性，提示其不仅可用于IDH1突变状态识别，也有望为肿瘤负荷评估、术后残留病灶监测和复发风险判断提供辅助信息。未来，随着检测体系进一步优化和更大规模临床验证，该技术有望拓展至更多脑肿瘤分子标志物检测，为胶质瘤早期筛查、精准诊断和长期随访提供新的技术工具。

研究模式图

综上，该研究为胶质瘤液体活检提供了一种更灵敏、更快速、样本需求量更低的新方法，有望为胶质瘤患者的精准诊断和长期动态监测提供重要支持。

北京大学第三医院神经外科博士生孙宇、中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院博士生张晶、刘辰青为本文共同第一作者；杨军、北京大学第三医院危重医学科葛庆岗主任医师，常超、中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院娄菁助理研究员为本文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目课题支持。

原文链接：DOI: https://doi.org/10.1002/advs.75443

作者介绍

第一作者

孙宇

北京大学第三医院神经外科博士

主要研究方向：胶质瘤精准诊疗、太赫兹生物医学检测的临床转化研究

共同通讯作者

葛庆岗

北京大学第三医院危重医学科副主任、主任医师、博士生导师、博士后合作导师

主要研究方向：重症呼吸循环、神经重症、软体骨骼机器人、脑机接口、太赫兹生物医学研究

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杨军

北京大学第三医院神经外科主任、教授、主任医师、博士生导师、博士后合作导师

主要研究方向：神经肿瘤的精准诊疗、神经外科疾病的临床和基础研究

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