2011年全职回国之后,白凡实验室致力于创新和应用单细胞技术,探索生物医学前沿交叉领域:1)在癌症病人外周血循环肿瘤细胞(CTCs)研究上取得重大突破,在世界范围第一个报道单个CTC的全基因组测序结果(PNAS, 2013; Genome Research, 2017),推进CTCs作为肿瘤无创诊断标志物的临床应用(Clinical Cancer Research, 2019),获得广泛关注,作为团队重要成员获2019年国家科技进步二等奖;2)发展激光显微切割结合微量细胞测序技术,实现石蜡病理切片下特殊形态区域的精确分离,低起始量的外显子测序。深入研究了肝癌的各种肝内转移病灶的异质性(Gastroenterology, 2016),揭示肝癌转移复杂的分子机制与混合型肝癌形成原因(Cancer Cell, 2019, 细胞出版社2019中国年度论文)。深入研究了多发性尿路上皮癌的致癌机制和多病灶间的克隆演化关系(European Urology, 2017),首次发现形态正常尿路上皮组织存在大量突变和克隆扩增(Science, 2020),发现人体正常组织体细胞突变的组织器官分布规律和特异性(Nature, 2021);3)应用单细胞转录组测序及免疫分型技术,发现鼻咽癌肿瘤细胞的“上皮-免疫”双重特性(Cell Research, 2020),揭示了儿童炎症性肠病的关键致病机制和治疗靶标(Cell, 2019, 中国临床医学十大进展),揭示了儿童胆道闭锁的关键致病机制和治疗方法(Cell, 2020);4)结合单细菌荧光成像和测序技术,深入探究了细菌耐药性产生的分子机制(Molecular Cell 2016; Molecular Cell 2019;获得Nature重点评述)。实验室研究方向:研究方向一:单细胞基因测序技术应用于癌症病人外周血循环肿瘤细胞研究,深入探索癌症转移的分子生物学机制及通过循环肿瘤细胞测序进行无创癌症诊断、预后判断、疗效评价的临床方法。研究方向二:大样本基因测序研究癌症发生、转移机制。针对明确的临床问题,采用基因测序手段研究中国人群高发癌症的基因突变特征,发掘引起癌症表型转化、转移的关键驱动事件。研究方向三:综合使用基因测序、荧光成像手段研究细菌行为、致病性,抗生素杀菌原理和细菌抗药、耐药的分子机制。