科學(xué)家開發(fā)了捕獲腫瘤細(xì)胞的技術(shù)

佐治亞州雅典——如果你能把整個(gè)干草堆掃到一邊，只留下針，你怎么能在干草堆里找到針呢？這是由佐治亞大學(xué)工程學(xué)院的戰(zhàn)略研究人員開發(fā)的一種新的微流體設(shè)備，可以從全血樣本中分離出難以捉摸的循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)。

CTC脫離癌癥腫瘤，流經(jīng)血流，可能導(dǎo)致新的轉(zhuǎn)移性腫瘤。從血液中分離四氯化碳為轉(zhuǎn)移性癌癥的基本理解、診斷和預(yù)后提供了一種微創(chuàng)的替代方法。然而，大多數(shù)研究受限于在污染最小的情況下捕獲完整可行的四氯化碳的技術(shù)挑戰(zhàn)。

“典型的7-10毫升血液樣本可能只含有少量的四氯化碳，”UGA電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院教授、該項(xiàng)目的主要研究員董磊毛說?！八鼈儠?huì)淹沒全血中數(shù)百萬的白細(xì)胞。掌握足夠的CTC對(duì)我們來說是一個(gè)挑戰(zhàn)，這樣科學(xué)家才能研究它們，了解它們?！?

循環(huán)腫瘤細(xì)胞也很難分離，因?yàn)樵跀?shù)百個(gè)CTC樣本中，單個(gè)細(xì)胞可以表現(xiàn)出許多特征。有些類似皮膚細(xì)胞，有些類似肌肉細(xì)胞。它們的大小也可能有很大的不同。

“人們經(jīng)常把CTC比作大海撈針，”毛說。“但有時(shí)候針甚至不是針。”為了更快更有效地分離這些稀有細(xì)胞進(jìn)行分析，毛和他的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種新的微流控芯片，它可以捕獲血液樣本中幾乎所有的四氯化碳——超過99%——遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)的百分比。

該團(tuán)隊(duì)將其檢測(cè)四氯化碳的新方法稱為“集成鐵水動(dòng)態(tài)細(xì)胞分離”或iFCS。他們?cè)谟?guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)芯片實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的一項(xiàng)研究中總結(jié)了他們的發(fā)現(xiàn)。

威爾康奈爾大學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)助理教授、該項(xiàng)目的合著者梅利莎戴維斯認(rèn)為，這種新設(shè)備在治療乳腺癌方面可能是“革命性的”。

戴維斯說：“醫(yī)生只能治療他們能發(fā)現(xiàn)的東西?！薄拔覀兺ǔo法檢測(cè)到CTC的某些亞型，但借助iFCS設(shè)備，我們將捕獲CTC的所有亞型，甚至可以確定哪些亞型具有最多關(guān)于復(fù)發(fā)和疾病進(jìn)展的信息?！贝骶S斯認(rèn)為，這種設(shè)備可能最終會(huì)讓醫(yī)生比現(xiàn)在更早地評(píng)估患者對(duì)特定治療的反應(yīng)。

雖然大多數(shù)捕獲循環(huán)腫瘤細(xì)胞的努力都集中在識(shí)別和分離血液樣本中潛伏的幾個(gè)四氯化碳上，但干擾素采取了完全不同的方法，消除了樣本中所有非循環(huán)腫瘤細(xì)胞。

該設(shè)備大約有一個(gè)u盤那么大，通過一個(gè)直徑小于人類頭發(fā)的通道輸送血液來工作。為了準(zhǔn)備血液進(jìn)行分析，研究小組在樣本中加入了微米大小的磁珠。樣本中的白細(xì)胞附著在這些珠子上。當(dāng)血液流經(jīng)該裝置時(shí)，芯片頂部和底部的磁鐵將白細(xì)胞及其磁珠吸入特定通道，而循環(huán)腫瘤細(xì)胞則繼續(xù)進(jìn)入另一個(gè)通道。

該裝置在微流體芯片中結(jié)合了三個(gè)步驟，這是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的另一種改進(jìn)，現(xiàn)有技術(shù)要求工藝中的每個(gè)步驟都有單獨(dú)的裝置。該論文的合著者、UGA化學(xué)系博士生劉洋說：“第一步是用過濾器去除大塊血液。“第二部分耗盡了多余的磁珠和大部分白細(xì)胞。第三部分旨在將剩余的白細(xì)胞集中在通道中間，并將CTC推向側(cè)壁?！?

趙軍是本文的另一位主要作者。美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室博士后趙參與了這一項(xiàng)目，獲得了化學(xué)博士學(xué)位。

趙說：“我們集成設(shè)備的成功在于它能夠富集幾乎所有的CTC，無論其大小或抗原表達(dá)如何?！拔覀兊难芯拷Y(jié)果可能會(huì)為癌癥研究界提供關(guān)鍵信息，這些信息可能會(huì)被當(dāng)前基于蛋白質(zhì)或基于大小的濃縮技術(shù)所遺漏。”

研究人員表示，他們的下一步包括自動(dòng)化干擾素，并使其對(duì)臨床環(huán)境更加友好。他們還需要設(shè)備來完成病人試驗(yàn)的步伐。毛澤東和他的同事們希望更多的合作者加入他們，為他們提供專業(yè)知識(shí)。

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