恶性肿瘤在转移的过程中通常会有恶性细胞进入体液、血液等循环系统,在这些样本中检测到恶性细胞能够直接判定肿瘤的转移,具有重要的临床意义。当前主要依靠细胞学、组织学检查、细胞侵袭实验以及小鼠成瘤等方法,根据细胞异形性、低分化程度、快速增殖和高侵袭性等特点鉴定恶性细胞,但是在体液中恶性细胞数量稀少,依靠形态学与功能学方法鉴定稀有恶性细胞费时费力。因此本文希望找到一种更为灵敏、简便的稀有恶性细胞检测方法。能量代谢异常是肿瘤细胞的基本特征之一,Warburg效应是最主要的肿瘤代谢异常现象:肿瘤细胞在有氧条件下大量摄取葡萄糖并通过糖酵解途径快速获取能量并提供生物合成的原料。恶性细胞与正常细胞的葡萄糖摄取水平差异显著,放射标记的葡萄糖类似物FDG在临床已被广泛用于恶性肿瘤组织的检测。因此本文根据恶性细胞具有高糖代谢活性这一特征,利用荧光葡萄糖类似物2-NBDG建立了一种快速、高灵敏度的单细胞检测技术,并用于恶性胸腔积液的鉴定。在胸腔积液中检测到肿瘤细胞称之为恶性胸腔积液,它是癌症存在及转移的直接病理证据,患者确诊为IV期一般预后较差。灵敏、准确的诊断出胸腔积液的良恶性,对于患者的及时合理治疗非常重要,具有明确的临床意义。但是目前临床主要采用的细胞学检查灵敏度为60%,在肿瘤细胞较少的样本中难以确诊。本研究制作了具有200,000个可寻址微孔的芯片使体液样本中有核细胞的规则排列,通过荧光标记的葡萄糖类似物2-NBDG检测细胞的葡萄糖摄取情况,并采用白细胞标志物CD45作为排除标志物。高内涵显微成像系统对芯片中所有细胞进行多通道的快速成像与分析,鉴定出高代谢活性的疑似肿瘤细胞,再通过显微操作取出目的细胞进行单细胞测序,检测与患者原位组织一致的的驱动基因突变,以验证其是否为恶性细胞。在10名肺癌患者的胸腔积液样本中,我们均检测到了高代谢活性的疑似肿瘤细胞,并在大部分细胞中发现与原位一致的驱动基因突变,证明为恶性细胞,从而将这些样本鉴定为恶性胸腔积液,达到100%的临床检测灵敏度。其中包括了3例传统的细胞学检查结果为阴性的胸腔积液样本,表明这一检测的方法具有更高的灵敏度,是目前细胞学检查的有益补充。此外,该方法还可用于外周血中循环肿瘤细胞的检测。证明该检测方法能够用于单细胞水平的恶性细胞鉴定,为恶性细胞鉴定提供了一种新方法。