新型细胞培养技术助力癌症个性化治疗

　　

生物通报道：最近，密歇根大学（U-M）研究人员发表了一项新研究，可使我们更深入了解癌症，并对疾病进行更好的早期治疗。在这项研究中，他们发明了一种可靠的方法，可在体外培养患者来源的某类癌细胞用于研究。相关研究结果发表在最近的《Oncotarget》杂志。

这种新技术的有效性，是以前方法的三倍以上。研究人员称，这是循环肿瘤细胞（CTCs）研究向前迈出的重要一步，循环肿瘤细胞从肿瘤脱落，并在癌症患者的血液内循环。据认为，它们会导致转移，癌症在体内的扩散可引起将近90%的癌症相关死亡。延伸阅读：基因组测序结合替身小鼠模型用于个性化癌症治疗

这些细胞也含有重要的遗传信息，可以让医生做出更明智的治疗决定，甚至可为个别患者量身定制个性化的治疗策略。由于这些细胞在血液中循环，因此我们可以通过抽血（而不是活检）收集它们。但是进展一直很缓慢，主要是因为这些细胞在早期癌症患者体内是罕见的。

这种新的捕获和培养方法改变了这一切，它可提供一种可靠的方法，甚至从早期患者身上获得可用数量的循环肿瘤细胞。在最近的一项研究中，这种技术培养了来自于73%患者的新细胞，比以前方法的成功率高三倍，是第一种用于早期癌症的方法。

U-M化学工程助理教授Sunitha Nagrath正从事于开发这项新技术。根据他介绍，这是一个重大的转折。Nagrath说：“这种培养方法给临床医生提供了一种方式，能够更容易和更频繁地研究每名患者的肿瘤。我们可以寻找治疗耐药性和测试可能的治疗药物。它也使我们更加能够预测肿瘤的转移。”

该技术还可以使医生用一种快速、非侵入性的“血检”而非目前使用的组织活检，捕获癌细胞用于诊断。这可能使他们能够密切关注每名患者的情况，并做出更明智的治疗决定。

U-M医学肿瘤学副教授Nithya Ramnath说：“我们想象，在四到五年内会有一种即时检测解决方案。采集血样后很短的时间内，医生就会对你肿瘤的情况有一个全面的了解。”

捕获和培养过程开始于一种微流控芯片设备，当一个血样抽送通过该设备时，它可以捕获癌细胞。该研究小组在1到3英寸的玻璃片上，使用一种由聚二甲基硅氧烷制成的芯片。他们在芯片上覆盖了极小的柱子，可减缓并捕获细胞，然后在上面涂了一层抗体，可结合癌细胞。

当癌细胞被捕获在芯片上时，研究小组抽送一种胶原混合物和基质胶生长介质。他们还添加了癌症相关成纤维细胞。这创建了一种三维环境，密切模仿癌症患者体内的条件。

捕获的癌细胞在混合物中蓬勃生长，在73%的测试样品中产生了额外的细胞。较之以前的方法这是一个重大的改进，之前的方法研究的是晚期癌症患者，只看到了大约20%的成功率。

Nagrath说：“原发癌细胞在平坦的表面上不能良好生长，就像人一样，它们也需要邻居才能繁荣生长。胶原蛋白和基质胶提供了一种三维的环境，供细胞生长，而癌症相关成纤维细胞则给予它们需要的‘邻居’细胞。”

这项技术可以应用于大多数癌症，包括乳腺癌、肺癌、胰腺癌等等。肿瘤学特聘教授、U-M综合癌症中心主任Max Wicha博士正致力于开发这项技术，他表示，这种技术也可让医生能够更密切地关注每名患者的疾病进展。

Wicha说：“癌细胞是不断变化的，它们会很快对一种给定的疗法产生耐药性。这样的设备将使我们能够实时跟踪肿瘤的进展。如果一种癌症对治疗发展出耐药性，我们就可以很快地换成另一种不同的疗法。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Expansion of CTCs from early stage lung cancer patients using a microfluidic co-culture model
ABSTRACT: The potential utility of circulating tumor cells (CTCs) to guide clinical care in oncology patients has gained momentum with emerging micro- and nanotechnologies. Establishing the role of CTCs in tumor progression and metastasis depends both on enumeration and on obtaining sufficient numbers of CTCs for downstream assays. The numbers of CTCs are few in early stages of cancer, limiting detailed molecular characterization. Recent attempts in the literature to culture CTCs isolated from metastatic patients using monoculture have had limited success rates of less than 20%. Herein, we have developed a novel in-situ capture and culture methodology for ex-vivo expansion of CTCs using a three dimensional co-culture model, simulating a tumor microenvironment to support tumor development. We have successfully expanded CTCs isolated from 14 of 19 early stage lung cancer patients. Expanded lung CTCs carried mutations of the TP53 gene identical to those observed in the matched primary tumors. Next-generation sequencing further revealed additional matched mutations between primary tumor and CTCs of cancer-related genes. This strategy sets the stage to further characterize the biology of CTCs derived from patients with early lung cancers, thereby leading to a better understanding of these putative drivers of metastasis.