捕獲腫瘤細胞新技術：網住血液樣本中 99％的腫瘤細胞

與其大海撈針，不如把水瀝干，只留下針。這是喬治亞大學（UGA）工程學院的研究人員在開發一種新的微流體設備時遵循的策略。

喬治亞大學 Leidong Mao 教授及其研究團隊開發出一種新的微流體裝置，可將循環腫瘤細胞與全血樣本分開。為了更快速有效地分離這些微量細胞，以便進行分析，Mao的研究小組開發了一種新的微流控晶元，可以捕獲血液樣本中超過 99％ 循環腫瘤細胞（CTC）。該團隊將其新方法命名為循環腫瘤細胞「綜合鐵水動力細胞分離」（iFCS）檢測法。該研究發表於近期的The Royal Societyof Chemistry雜誌。

循環腫瘤細胞從癌症腫瘤原位處脫離並經血流播散到全身，進而可能導致新的轉移性腫瘤的形成。從血液中分離循環腫瘤細胞為增強對轉移性腫瘤的認識、診斷和預後提供了替代方案。但研究人員表示，大多數這方面的研究都受到技術挑戰的限制，具體來講，捕獲完整和可用的循環腫瘤細胞且要做到精確分析並沒有那麼容易。

循環腫瘤細胞難以分離，因為在含有幾百個循環腫瘤細胞的樣品中，單個細胞可呈現許多特徵。比如，它們有的類似於皮膚細胞，有的類似於肌肉細胞，大小也可能存在很大差異。

圖｜iFCS 基本工作原理（來源：The Royal Society of Chemistry）

Mao 教授表示，他們開發了一種基於生物相容性鐵磁流體（膠體磁性納米顆粒懸浮液）細胞磁化強度對比的新方法，其被稱 iFCS 技術，這套技術可實現高通量（12 mL/ h）、高識別率（99.08％）、低白細胞污染（每 1 mL 血液加工 533 個細胞）和高生物相容性。這種方法將使大型隊列研究能夠明確循環腫瘤細胞亞型的臨床和診斷價值。

根據康奈爾大學威爾康奈爾醫學院細胞與發育生物學助理教授 Melissa Davis 博士的說法，這種新設備可能在治療乳腺癌方面具有「變革性」。Davis 說：「醫生只能治療他們能檢測到的東西。現有檢測水平無法檢測循環腫瘤細胞的某些亞型，但是使用 iFCS 裝置，我們將捕獲循環腫瘤細胞的所有亞型，甚至明確哪些亞型對複發和疾病進展有更大的作用」。她認為，該設備可能使醫生比現在更早地評估患者對特定治療的反應。雖然大多數捕獲循環腫瘤細胞的努力都集中在識別和分離潛伏在血液樣本中的少數循環腫瘤細胞上，但是根據 Davis 的說法，iFCS 採取了完全不同的方法。

圖｜iFCS 裝置（來源：The Royal Society of Chemistry）

該設備大約相當於 USB 驅動器的大小，血液通過直徑小於人類頭髮的通道進行漏斗來工作。為了對血液進行精準分析，該團隊為樣品添加了微米級的磁珠。樣品中的白細胞將自身附著在這些珠子上。當血液流過裝置時，晶元頂部和底部的磁鐵將白細胞及其磁珠吸入特定通道，同時循環腫瘤細胞繼續進入另一個通道，這樣就大大提高了系統的低污染性。該裝置的篩選過程主要包括三個過程：第一步是過濾器去除血液中的大塊碎片；第二步是吸附額外的磁珠和大部分白細胞；第三步是將剩餘的白細胞聚焦到通道中間，並將循環腫瘤細胞推向側壁。

研究人員表示，他們接下來的工作將開發自動化程度更高的 iFCS 並使其應用於臨床。

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參考文獻：

Melissa B. Davis, Leidong Mao. Tumor antigen-independent and cell size

variation-inclusive enrichment of viable circulating tumor cells

請隨簡歷附上3篇往期作品（實習生除外）

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