捕捉肿瘤细胞的新技术——不放过任何漏网之鱼

与其在干草堆里找针，不如把整个干草堆吹到一边，只留下一根针。佐治亚大学工程学院的战略研究人员开发了一种新型微流体装置，目的是将难以捕捉的循环肿瘤细胞（CTCs）从全血样本中分离出来。

　　

CTCs从癌性肿瘤中游走出来，流经血流，可能导致新的转移性肿瘤。从血液中分离出CTCs为了解、诊断和预后转移癌提供了一种微创的替代方法。但大多数研究都受到技术挑战的限制，即在污染最小的情况下捕获完整和可用的CTCs。

“一个典型的7到10毫升的血液样本可能只含有少量的CTCs，”电气和计算机工程学院教授、该项目的主要研究者Leidong Mao说。“他们和数以百万计的白血球一起藏在全血中。获得足够的CTCs以便科学家研究和理解它们，这是一项挑战。”

循环肿瘤细胞也很难分离，因为在几百个CTCs样本中，单个细胞可能呈现出许多特征。一些类似于皮肤细胞，而另一些类似于肌肉细胞。它们的大小也会有很大的差异。

Mao说：“人们经常把找到CTCs比作大海捞针。”但有时候针甚至不是针。”

为了更快、更有效地分离出这些稀有细胞进行分析，Mao和他的团队发明了一种新的微流控芯片，它可以捕获血液样本中几乎每一个CTCs——超过99%的——比大多数现有技术都高出很多。

该小组称其CTCs检测的新方法为“集成铁流体动力细胞分离”（ integrated ferrohydrodynamic cell separation，iFCS）。他们在《Royal Society of Chemistry's Lab on a Chip》期刊上概述了他们的发明。

康奈尔医学的细胞和发育生物学助理教授、该项目的合作者Melissa Davis说，这种新装置在治疗乳腺癌方面可能是“变革性的”。

“医生只能治疗他们能检测到的东西，”Davis说。“我们通常无法检测出CTC的某些亚型，但使用iFCS设备，我们将捕获CTCs的所有亚型，甚至确定哪些亚型在复发和疾病进展方面最有用。”

Davis认为，这种设备最终可能使医生能够比现有方法更早地评估患者对特定治疗的反应。

虽然大多数捕获循环肿瘤细胞的工作都集中在识别和分离血液样本中潜伏的少量CTCs上，但iFCS采取了一种完全不同的方法，通过消除样本中不是循环肿瘤细胞的所有物质。

该设备的大小与USB驱动器差不多，它的工作原理是通过比头发直径小的管道将血液输送出去。为了准备用于分析的血液，研究小组在样品中加入了微米大小的磁珠。样本中的白血球附着在这些珠子上。当血液流过该装置时，芯片顶部和底部的磁铁将白细胞及其磁珠吸引到一个特定的通道，而循环的肿瘤细胞则继续进入另一个通道。

该装置在一个微流控芯片中结合了三个步骤，这是对现有的各个步骤需要单独装置技术的一个进步。

“第一步是过滤掉血液中的大碎片，”化学系的博士生、该论文的合著者Yang Liu说。“第二步是耗尽多余的磁珠和大部分白细胞。第三步是将剩余的白细胞集中在通道中央，并将CTCs推到侧壁上。”

文章共同一作Wujun Zhao说：“我们的集成设备的成功之处在于，它能够富集几乎所有的CTCs，不管其大小和抗原表达情况如何。我们的研究结果有可能为癌症研究界提供当前基于蛋白质或基于大小的浓缩技术可能遗漏的关键信息。”

研究人员说，他们的下一步工作包括使iFCS自动化，并使其在临床环境中更易于使用。他们还需要通过临床试验。Mao和他的同事希望更多的合作者加入他们，并将他们的专业知识用于这个项目。

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原文检索：Tumor antigen-independent and cell size variation-inclusive enrichment of viable circulating tumor cells

（生物通：伍松）