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科学家发明微流体装置 可捕获血样中 99%循环肿瘤细胞

文章来源: DeepTech深科技       发布时间:2019-06-11

与其大海捞针,不如把水沥干,只留下针。日前,佐治亚大学(UGA)工程学院 Leidong Mao 教授及其研究团队开发出一种新的微流体装置,可将循环肿瘤细胞与全血样本分开,该装置可以捕获血液样本中超过 99% 循环肿瘤细胞(CTC)。为了更快速有效地分离这些微量细胞,以便进行分析,Mao的研究小组开发了一种新的微流控芯片。该团队将该新方法命名为循环肿瘤细胞“综合铁水动力细胞分离”(iFCS)检测法。该研究发表于近期的 The Royal Society of Chemistry 杂志。


循环肿瘤细胞从癌症肿瘤原位处脱离并经血流播散到全身,进而可能导致新的转移性肿瘤的形成。从血液中分离循环肿瘤细胞为增强对转移性肿瘤的认识、诊断和预后提供了替代方案。但研究人员表示,大多数这方面的研究都受到技术挑战的限制,具体来讲,捕获完整和可用的循环肿瘤细胞且要做到精确分析并没有那么容易。


科学家发明微流体装置 可捕获血样中 99%循环肿瘤细胞


循环肿瘤细胞难以分离,因为在含有几百个循环肿瘤细胞的样品中,单个细胞可呈现许多特征。比如,它们有的类似于皮肤细胞,有的类似于肌肉细胞,大小也可能存在很大差异。


科学家发明微流体装置 可捕获血样中 99%循环肿瘤细胞

图|iFCS 基本工作原理(来源:The Royal Society of Chemistry)


Mao 教授表示,他们开发了一种基于生物相容性铁磁流体(胶体磁性纳米颗粒悬浮液)细胞磁化强度对比的新方法,其被称 iFCS 技术,这套技术可实现高通量(12 mL/ h)、高识别率(99.08%)、低白细胞污染(每 1 mL 血液加工 533 个细胞)和高生物相容性。这种方法将使大型队列研究能够明确循环肿瘤细胞亚型的临床和诊断价值。


根据康奈尔大学威尔康奈尔医学院细胞与发育生物学助理教授 Melissa Davis 博士的说法,这种新设备可能在治疗乳腺癌方面具有“变革性”。Davis 说:“医生只能治疗他们能检测到的东西。现有检测水平无法检测循环肿瘤细胞的某些亚型,但是使用 iFCS 装置,我们将捕获循环肿瘤细胞的所有亚型,甚至明确哪些亚型对复发和疾病进展有更大的作用”。她认为,该设备可能使医生比现在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努力都集中在识别和分离潜伏在血液样本中的少数循环肿瘤细胞上,但是根据 Davis 的说法,iFCS 采取了完全不同的方法。


科学家发明微流体装置 可捕获血样中 99%循环肿瘤细胞

图|iFCS 装置(来源:The Royal Society of Chemistry)


该设备大约相当于 USB 驱动器的大小,血液通过直径小于人类头发的通道进行漏斗来工作。为了对血液进行精准分析,该团队为样品添加了微米级的磁珠。样品中的白细胞将自身附着在这些珠子上。当血液流过装置时,芯片顶部和底部的磁铁将白细胞及其磁珠吸入特定通道,同时循环肿瘤细胞继续进入另一个通道,这样就大大提高了系统的低污染性。该装置的筛选过程主要包括三个过程:第一步是过滤器去除血液中的大块碎片;第二步是吸附额外的磁珠和大部分白细胞;第三步是将剩余的白细胞聚焦到通道中间,并将循环肿瘤细胞推向侧壁。


研究人员表示,他们接下来的工作将开发自动化程度更高的 iFCS 并使其应用于临床。


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