PNAS：癌细胞分析新技术

　　

生物通报道  来自Methodist医院的科学家们开发出了一种新工具，让细胞经过一种Plinko微观游戏，由于只有最湿软的细胞才能通过它，从而将导致肿瘤的癌细胞与更为良性的细胞区分开来。

正如发表在本周《美国科学院院刊》（PNAS）上的这篇论文所报道的，更柔软可变的致瘤细胞通过了全部的微小障碍，而更坚硬更为良性的细胞则难于挤过7微米的小孔。Methodist医院的科学家们与德克萨斯MD安德森癌症中心的研究人员展开协作，利用不同类型的癌细胞对这一设备进行了测试。

新研究支持了这一假设即细胞湿软预示着肿瘤潜能。大部分正常细胞包含有发达的细胞骨架——由微小但强有力的杆状蛋白构成的网络赋予细胞形状和结构。在狂热驱动分裂的情况下，癌细胞有可能从细胞骨架形成中转移出资源来支持分裂，因此导致细胞湿软。

该项目的课题领头人、Methodist纳米医学教师Lidong Qin博士说：“我们创造了许多途径使细胞穿越这些障碍。MS芯片的吞吐量达到了100万个细胞水平。当坚硬的细胞阻塞特异的障碍时，柔软的细胞借助大量其他的旁路得以通过。

众所周知，癌症干细胞比其他癌细胞更为湿软。该研究小组表明通MS芯片分离的柔软细胞显示出与癌症干细胞相一致的基因表达模式。

论文的共同主要负责人、Methodist癌症中心主任、癌症科学家Jenny Chang博士说：“许多的论文表明癌症干细胞的存在意味着患者的预后较差。然而，医生通常并未将之量化。“

随后，Methodist和MD安德森研究小组对分离细胞进行了分析，证实这些柔软的细胞表达细胞骨架基因较低，表达有助于转移的运动基因较高。

通过检测转移细胞的存在，医生可以推断癌症治疗是否会成功，或一种尚未治疗的癌症转移到身体其他部位的可能性。

越来越多的人认识到癌症干细胞在癌症转移和复发中的作用，令人感到灰心丧气的是由于缺乏技术使得这一知识无法为医生和他们的患者所利用。到目前为止，还没有一种方法可以快速可靠地将更为危险的致瘤细胞从活组织切片中分离和鉴别出来。

Methodist开发的新设备成功地富集了癌细胞混合物中的致瘤细胞。研究人员将这一设备命名为Mechanical Separation Chip或MS-Chip。该设备分离的细胞易于收集和研究。当前细胞分离的标准方法流式细胞术相对缓慢，且依赖于细胞表面的生物标记物。

Lidong Qin 说：“通过MS芯片我们的微流体细胞分离提供了一种高通量的方法，能够特异地分选不同硬度水平的细胞，为研究硬度相关的细胞和分子生物学开辟了一条新途径。下游的分子分析，包括对细胞亚型进行基因组和蛋白质组分析，提供给了一种新方法来鉴别与癌症干细胞和癌症转移相关的新生物标记。“

现在，每个MS芯片的生产成本约为10美元。

Lidong Qin 说：“如果大规模生产，MS芯片成本可在每个芯片一美元左右。相比于流式细胞分选，采用一种机械细胞分离方法将会更为的廉价。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Microfluidics separation reveals the stem-cell–like deformability of tumor-initiating cells

Here we report a microfluidics method to enrich physically deformable cells by mechanical manipulation through artificial microbarriers. Driven by hydrodynamic forces, flexible cells or cells with high metastatic propensity change shape to pass through the microbarriers and exit the separation device, whereas stiff cells remain trapped. We demonstrate the separation of (i) a mixture of two breast cancer cell types (MDA-MB-436 and MCF-7) with distinct deformabilities and metastatic potentials, and (ii) a heterogeneous breast cancer cell line (SUM149), into enriched flexible and stiff subpopulations. We show that the flexible phenotype is associated with overexpression of multiple genes involved in cancer cell motility and metastasis, and greater mammosphere formation efficiency. Our observations support the relationship between tumor-initiating capacity and cell deformability, and demonstrate that tumor-initiating cells are less differentiated in terms of cell biomechanics.