低成本基因測序給個(gè)性化醫療帶來(lái)了變革，同樣，低成本的芯片也會(huì )給醫學(xué)診斷帶來(lái)變革。斯坦福大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了成本僅需1美分的“實(shí)驗室芯片”技術(shù)，能夠在無(wú)標記的情況下分析細胞，還有望通過(guò)檢測血液中循環(huán)腫瘤細胞來(lái)早期診斷癌癥。

　　在2017年劍橋健康科技研究所會(huì )議，專(zhuān)家們曾表示基于CTCs的液體活檢技術(shù)主要局限于它的成本，可開(kāi)發(fā)基于微流控芯片的技術(shù)來(lái)繞開(kāi)成本障礙。2月6日，斯坦福大學(xué)醫學(xué)院的研究人員在PNAS上展示了低成本且可重復使用的“實(shí)驗室芯片”。借助常規噴墨打印機，該技術(shù)或可實(shí)現“1美分”的液體活檢：分離CTC，實(shí)現早期診斷癌癥。

　　技術(shù)核心：兩個(gè)系統

　　結合微流控技術(shù)、電子技術(shù)和噴墨打印技術(shù)，“芯片實(shí)驗室”由兩部分組成。第一個(gè)部分是透明硅酮微流體室，用于容納細胞和可重復使用的電子條帶，第二部分是一個(gè)常規的噴墨打印機，利用市售的導電納米顆粒油墨將電子條帶印刷到柔性聚酯片材上。

　　本文第一作者，斯坦福大學(xué)基因組學(xué)技術(shù)中心的RahimEsfandyarpour博士表示，該產(chǎn)品擺脫了檢測對潔凈環(huán)境的依賴(lài)以及減少設備制造對專(zhuān)業(yè)培訓人員的需求。

　　技術(shù)優(yōu)勢：無(wú)需標記細胞，生產(chǎn)成本低耗時(shí)短

　　作為一個(gè)多功能平臺，“芯片實(shí)驗室”的應用之一是無(wú)需熒光或磁性標簽追蹤細胞便能分析不同的細胞類(lèi)型。芯片根據其固有的電特性來(lái)分離細胞：當在噴墨打印條上施加電勢時(shí)，微流體室中的細胞根據不同的“極化度”被拉向不同方向。這種無(wú)標簽的方法分析細胞，大大地提高了精度，并且削減了冗長(cháng)的標記過(guò)程。

　　該設備的目的是對小體積樣本進(jìn)行各種檢測。研究人員表明，該裝置可以幫助捕獲單個(gè)細胞混合物、分離稀有細胞以及根據細胞類(lèi)型來(lái)計數。

　　一個(gè)芯片的生產(chǎn)大約只需要20分鐘，成本低至1美分。與執行同樣功能的其他技術(shù)相比，多功能“芯片實(shí)驗室”的成本以數量級來(lái)降低。例如，不考慮其他的操作成本，流式細胞儀的單機成本價(jià)就為10萬(wàn)美元。

　　技術(shù)突破：“1美分”液體活檢，有望實(shí)現癌癥早期檢測

　　與低成本基因測序給個(gè)性化醫療帶來(lái)的顛覆一樣，低成本的芯片使診斷民主化。低成本測序技術(shù)使臨床醫生能夠通過(guò)測定腫瘤DNA序列來(lái)確定突變，從而制定個(gè)性化的治療方案。同樣，“芯片實(shí)驗室”或可通過(guò)檢測血液中循環(huán)腫瘤細胞來(lái)早期診斷癌癥。

　　本文通訊作者，斯坦福大學(xué)基因組學(xué)技術(shù)中心主任、生物化學(xué)和遺傳學(xué)教授RonDavis博士表示，與低成本基因組測序一樣，這種技術(shù)會(huì )給醫學(xué)診斷帶來(lái)一場(chǎng)變革?；蚪M計劃已經(jīng)改變了許多的藥物治療方式，研究人員希望更便宜、更便捷的技術(shù)能夠得到使用。他們的動(dòng)機是如何傳播技術(shù)以及如何降低成本。

　　終極目標：改善全球疾病診斷能力

　　低成本的“芯片實(shí)驗室”技術(shù)對提高全球疾病診斷能力具有很大的潛力，尤其是對發(fā)展中國家而言。由于早期診斷水平較低，低收入國家乳腺癌患者的存活率只有40%，是發(fā)達國家的一半。在發(fā)展中國家，其他致命疾病，如瘧疾、肺結核和HIV也有比較高的發(fā)病率，并且臨床結局都比較差。低成本診斷技術(shù)的發(fā)展可以幫助扭轉這一局面，因為大多數的診斷設備都要花費數千美元。Esfandyarpour博士表示，早期檢測能夠給疾病的治療帶來(lái)最佳機會(huì )，因為成本低至1美分的研發(fā)成果意義重大。

　　這項技術(shù)不僅能夠促進(jìn)醫療保健，還能加快基礎研究和應用研究的發(fā)展。它能夠讓科學(xué)家和臨床醫生在較短的時(shí)間內分析更多的細胞，利用干細胞來(lái)實(shí)現高效的基因轉移以及發(fā)展更具有成本效益的疾病診斷方法。該研究小組希望“芯片實(shí)驗室”能夠給實(shí)驗室儀器帶來(lái)變革。Esfandyarpour相信，這項技術(shù)會(huì )為研究人員打開(kāi)一扇窗戶(hù)，因為它使研究能夠更容易地進(jìn)行。