综述：利用噬菌体展示技术进行胃癌诊断与治疗的研究进展

本综述系统阐述了噬菌体展示技术在胃癌（GC）诊断与治疗中的前沿进展，重点聚焦于新型生物标志物发现、靶向治疗分子筛选及诊断试剂开发三大方向，深入探讨了该技术在提高早期诊断敏感性（sensitivity）、特异性（specificity）及克服肿瘤异质性方面的潜力，并前瞻性提出其与人工智能（AI）、微流控等新兴技术融合的创新方向。

　　

1 引言

胃癌（GC）是全球第五大常见癌症和第三大癌症死亡原因，年新增病例超百万，死亡病例逾70万。早期诊断困难导致患者预后极差，现有标志物如CEA、Ca19-9等敏感性和特异性较低。内镜检查因成本高、有创性及专业要求难以普及。噬菌体展示技术自1985年发展以来，为解决这些问题提供了新思路。

2 噬菌体展示技术在癌症研究中的应用

2.1 噬菌体载体的多样性

常用噬菌体载体包括M13、T7、λ和T4。M13是最广泛应用的系统，其衣壳蛋白pIII和pVIII可展示抗体或肽段，pIII允许单价展示且耐受大蛋白插入，pVIII用于增强检测信号。T4噬菌体通过HOC和SOC蛋白实现双位点展示，适合多拷贝展示；T7噬菌体稳定性高，适合高通量筛选；λ噬菌体gpD蛋白支持多价展示，适合复杂蛋白表达。

2.2 噬菌体展示实验流程

核心技术包括肽库构建和生物淘选。从B淋巴细胞提取mRNA并逆转录为cDNA，克隆至噬菌体质粒，借助辅助噬菌体构建文库。通过固相抗原吸附、洗涤和洗脱富集高亲和力克隆，再经ELISA筛选单克隆抗体。

3 噬菌体展示技术在癌症研究中的具体应用

3.1 肿瘤标志物发现

通过基因组或宏基因组DNA片段克隆至噬菌体，用抗体或血清筛选免疫原性肽段，结合肿瘤细胞表面分子，获得潜在标志物。该方法适用于难培养细胞或宏基因组样本。

3.2 高特异性诊断试剂开发

测序获得特异性结合肽段序列，用于开发ELISA、免疫组化（IHC）和生物传感器检测方法，支持早期诊断和精准医疗。

3.3 肿瘤微环境（TME）研究

TME包含肿瘤相关血管、细胞外基质（ECM）、癌症相关成纤维细胞（CAFs）、肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）等。靶向TME的肽段可引导治疗药物调控血管生成（如VEGF通路）、破坏ECM结构、重编程TAMs表型。

3.4 抗体制备

噬菌体展示是体外抗体开发主流技术，可制备Fab、scFv和单域抗体（sdAb）。2014年FDA批准ramucirumab用于治疗晚期GC。其他临床阶段抗体如nimotuzumab、avelumab等也通过该技术开发。

4 噬菌体展示技术在胃癌诊断与治疗中的应用

4.1 肿瘤靶向肽

筛选获得如AAD（AADNAKTKSEPV）、RP-1（靶向CD44）等GC特异性肽段，荧光标记后用于内镜分子成像，提高早期病变检出率。

4.2 靶向药物递送

肽段或抗体与药物偶联实现精准递送。例如Nectin-4靶向纳米抗体（Nbs）偶联MMAE显著抑制GC进展；疏水性药物Ce6与亲水性肽STC（STCTRSR）结合提升肿瘤摄取和光动力疗效。

4.3 胃癌成像应用

靶向LGR5的IPQ^*（IPQILSI）肽Cy5.5标记后荧光强度提升2-10倍；MUC5AC靶向肽与超顺磁性氧化铁颗粒（USPIOs）结合用于MRI成像；CLDN18.2靶向肽T37与68Ga-DOTA形成PET/CT探针实现肿瘤特异性显像。

5 未来挑战与方向

5.1 技术局限性

噬菌体尺寸限制展示蛋白大小；抗体轻链重链非天然配对可能丧失亲和力成熟优势；难以展示需翻译后修饰（如糖基化）的蛋白。结合酵母或哺乳动物展示系统可部分解决。

5.2 创新方向：先进库设计与NGS整合

引入化学修饰或非天然氨基酸（nnAAs）增强库多样性；NGS高通量测序减少高背景下的稀有克隆丢失，分析序列相似性和进化收敛。

5.3 微流控技术支撑

微流控芯片优化流体控制、洗涤和单克隆筛选，通过液滴封装和荧光染色替代传统ELISA验证。

5.4 人工智能（AI）驱动工业发展

AI优化抗体亲和性、稳定性，指导结构建模和结合位点预测；深度学习模型（如GNNs、Transformers）分析基因组和影像数据；公共抗体数据库助力模型训练，但需开发非编程人员友好工具。

6 结论

噬菌体展示技术为GC早期诊断、靶向治疗和成像提供关键支持，已推动ramucirumab等多款FDA批准药物上市。通过技术优化与AI、微流控等融合，未来将在癌症精准医疗中发挥更核心作用。