我校冯尚源教授团队近期在癌症无损检测领域取得重要进展,相关研究成果相继发表于Laser & Photonics Reviews、Biosensors and Bioelectronics、Chemical Engineering Journal等SCI一区TOP 期刊,研究涵盖肺癌、宫颈癌、乳腺癌等多种高发癌症,聚焦早期筛查、精准分型、动态监测等关键环节,以SERS光谱技术为核心构建起全方位癌症检测技术体系,为临床癌症防控提供了一系列创新解决方案。
1.早期肺癌检测:双维度突破灵敏度与分型精度
团队在肺癌检测领域实现两项关键技术革新。在早期筛查方面,开发出催化发夹组装辅助的核-卫星结构磁SERS平台,针对肺癌 circRNA 实现超灵敏检测,检测限低至5.5 aM,性能不仅远超传统肿瘤标志物,还能有效区分 IA1/IA2/IA3 等早期肺癌亚型,为肺癌无创筛查和预后评估提供了新型生物标志物检测手段(检测原理如图1所示),相关成果发表于 Chemical Engineering Journal(IF 13.2),(论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.163309,团队成员在读博士许露云为第一作者、光电工程系林学亮副教授为共同通讯作者)。
图1. 超灵敏血清CircRNA SERS光谱检测原理图
在精准治疗指导方面,提出基于SERS 光学传感芯片的肺癌 EGFR 突变基因分型技术,凭借高分辨率基因变异检测能力,为靶向用药方案提供精准指导,推动肺癌治疗从“经验医学”向“精准医学”转型,该检测方法未来还可拓展至多种基因突变的快速识别(检测方案如图2所示),该成果发表于 Laser & Photonics Reviews(IF 10.0),(论文链接:https://doi.org/10.1002/lpor.202570017,团队成员光电工程系范敏副教授为第一作者)。
图2. EGFR基因突变SERS光谱快速精准检测技术路线图
2.宫颈癌筛查:CRISPR-SERS 技术迈入“分钟级”时代
针对宫颈癌防控的核心需求,团队整合CRISPR/Cas12a 系统与 SERS 光谱检测技术,研发出高灵敏 HPV DNA 检测纳米传感器。该传感器利用 CRISPR Cas12 的切割活性释放生物素DNA 片段,通过磁珠竞争结合增强信号,对 HPV16/18型的检测限分别低至209 copies/μL和 444 copies/μL;结合RPA等温扩增后,检测限进一步降至1 copy/μL,且总检测时间缩短至50 分钟(检测方案如图3所示)。这项技术具备成本低廉、无需复杂设备的优势,特别适合资源有限地区的宫颈癌快速筛查,为全球宫颈癌消除计划提供了关键技术支撑,相关成果发表于ACS Sensors(IF 9.1),(论文链接:https://doi.org/10.1021/acssensors.5c00547,团队成员在读博士叶剑青为第一作者)。
图3. 基于CRISPR-SERS 技术的宫颈癌高危分型快检示意图
3.乳腺癌筛查:AI融合SERS技术准确率超 99%
团队构建了创新的血清SERS指纹分析策略,通过超滤将血清分为≥30k、3-30k、<3k 三个分子量段,成功规避 “Vroman 效应” 和 “咖啡环效应”;结合自主研发的亲水 - 疏水自动定位SERS检测平台,显著提升了检测信号的稳定性。在此基础上,利用深度学习技术融合三段分子量数据,实现对乳腺癌患者、良性肿瘤患者及健康人群的精准区分,准确率高达 99.53%(具体检测方法如图4所示)。该技术为乳腺癌早期无创筛查提供了高效、低成本的解决方案,有望替代传统检测手段成为临床常规筛查工具,相关成果发表于 Chemical Engineering Journal(IF 13.2),(论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.171190,团队成员在读博士王玲娜为第一作者,光电工程系林学亮副教授为共同通讯作者)。
图4. 基于血清SERS光谱技术的乳腺癌无损筛查技术路线图
4.肺癌动态监测:便携式SERS探针实现CTC单细胞追踪
针对肺癌治疗中的耐药监测难题,团队推出多色编码SERS免疫探针平台,采用靶向EpCAM、PD-L1、EGFR和FOLR1的四色SERS探针鸡尾酒,实现对肺癌循环肿瘤细胞(CTC)的单细胞分辨率表型分析,检测限低至1.7 cells/mL,结合OPLS-DA算法对临床样本的分类准确率达99%(具体检测方案如图5所示)。更重要的是,该平台能够纵向追踪治疗后CTC的表型演变,精准捕捉耐药轨迹,为患者个性化治疗调整和预后评估提供核心依据,突破了传统CTC检测的灵敏度瓶颈和异质性难题,推动液体活检向临床实用化迈出关键一步,相关研究成果发表于Biosensors and Bioelectronics(IF 10.5),(论文链接:https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.118277,团队成员光电工程系范敏副教授为第一作者)。
图5. 基于多色编码 SERS 免疫探针的CTC 表型动态监测示意图
冯尚源现为88038威尼斯检测中心光子技术研究院教授、博士生导师,福建省光子技术重点实验室副主任,加拿大BC癌症研究中心博士后。他先后入选福建省高层次人才、泉州市“桐江学者”特聘教授、福建省高校新世纪优秀人才等多项人才计划,荣登2025年全球前2%顶尖科学家榜单,是该领域兼具国际视野与本土创新能力的著名学者。这5项研究成果是该团队长期深耕SERS光谱技术创新应用的集中体现,覆盖血清指纹图谱分析、CTC动态监测、ctDNA突变检测、HPV DNA快速筛查、circRNA超灵敏检测等多个维度,力图全方位突破癌症早期诊断和精准治疗的技术壁垒,为癌症防控提供极具临床转化价值的新思路。(光电工程系)
