聲波助力檢測循環(huán)腫瘤細胞
摘要：4月6日，發(fā)表在《PNAS》雜志上的一項研究中，來(lái)自MIT的一個(gè)科學(xué)家小組開(kāi)發(fā)出一種新的檢測CTCs的方法，即利用聲波將它們與血細胞分離，這將大大改善目前CTCs檢測的現狀。
癌細胞通常會(huì )擺脫最初的位置，并通過(guò)血液循環(huán)，在身體的其它地方形成新的腫瘤。檢測這些癌細胞為醫生提供了一種判斷患者腫瘤是否轉移以及監測癌細胞對治療如何響應的新方法。但是想要檢測到這些罕見(jiàn)的細胞非常具有挑戰性。在1毫升的患者血液樣本中可能只有1-10個(gè)這樣的細胞。
事實(shí)上，這種罕見(jiàn)的細胞叫循環(huán)腫瘤細胞(circulatingtumorcells,CTCs)，是存在于外周血中的各類(lèi)腫瘤細胞的統稱(chēng)，因自發(fā)或診療操作從實(shí)體腫瘤病灶（原發(fā)灶、轉移灶）脫落，大部分CTC在進(jìn)入外周血后發(fā)生凋亡或被吞噬，少數能夠逃逸并錨著(zhù)發(fā)展成為轉移灶，增加惡性腫瘤患者死亡風(fēng)險。
4月6日，發(fā)表在《PNAS》雜志上的一項研究中，來(lái)自MIT的一個(gè)科學(xué)家小組開(kāi)發(fā)出一種新的檢測CTCs的方法，即利用聲波將它們與血細胞分離，這將大大改善目前CTCs檢測的現狀。
這款新的細胞分選設備比他們去年發(fā)布的最初版本要快20倍，接近了檢測患者血液樣本所需的速度。同時(shí)，研究人員也證明了這款設備能夠成功捕獲CTCs，這將在臨床上發(fā)揮重要的作用。
溫柔的細胞分離
目前，大部分的細胞分選技術(shù)需要用化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行標記或者使細胞承受強大的機械力，這些方法都可能會(huì )損傷細胞。這項新的技術(shù)利用聲波分離細胞，是一種相對溫和的方法。研究人員構建了一款微流控設備，它包含了兩個(gè)產(chǎn)生聲波的聲學(xué)傳感器。當兩股聲波相遇時(shí)，它們會(huì )結合形成一個(gè)駐波。駐波能夠保持在一個(gè)相同的位置，產(chǎn)生壓力節點(diǎn)（pressurenodes）。
因為聲波是傾斜的，因此細胞會(huì )以一定的角度通過(guò)微通道。每個(gè)細胞經(jīng)過(guò)通道時(shí)會(huì )遭遇許多壓力節點(diǎn)。每經(jīng)過(guò)一個(gè)節點(diǎn)，細胞會(huì )被進(jìn)一步推向通道的另一端，但是細胞移動(dòng)的距離取決于它們的大小和其它屬性，比如壓縮性（compressibility）。
在先前的研究中，研究人員已經(jīng)能夠從白細胞和紅細胞中分離出癌細胞，但是樣本通過(guò)設備的流量每分鐘僅達1-2微升。按照這樣的速度，處理完6毫升（典型的樣本量）的樣本需要的時(shí)間將超過(guò)50小時(shí)。這款新設備提速了20倍，處理一名患者的樣本大約需要5小時(shí)。
為了實(shí)現這一點(diǎn)，研究人員使用細胞軌跡（celltrajectories）的電腦模型，調整了設備的一些參數，包括傾斜度等。
循環(huán)腫瘤細胞的檢測
在實(shí)驗室中，研究人員用含有癌細胞、白細胞的混合物組成的樣本（每10萬(wàn)個(gè)白細胞含有1個(gè)癌細胞）檢測了這款新的聲學(xué)裝置。結果發(fā)現，他們分離出了至少83%的癌細胞。在檢測三名
乳腺癌患者的血液樣本時(shí)，該設備也表現良好，分別分離出了1、8和59個(gè)腫瘤細胞。其中，第一名患者對治療響應良好，因此幾乎不含循環(huán)腫瘤細胞。
他們的研究結果與一種商業(yè)化分離癌細胞的設備相似，但已經(jīng)商業(yè)化的設備會(huì )損傷細胞，無(wú)法進(jìn)行進(jìn)一步的研究。相比之下，聲學(xué)技術(shù)非常溫和，不需要磁珠、抗體或其他分子標記，非常適合進(jìn)一步的分析。
目前，研究人員正致力于改善設備的流速及其它性能，使得該設備更加有效，有效改善循環(huán)腫瘤細胞的檢測手段。
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