新型微流控芯片可使转移性癌症治疗更快更容易

MEMS 2022-08-20 00:00

癌症通过循环肿瘤细胞(CTC)传播,这些细胞通过血液传播到其他器官,且几乎无法追踪。美国研究人员在最新一期《自然·通讯》上发表论文称,他们发现了一种检测方法,可通过显示癌症如何转移以及它们处于什么阶段来彻底改变癌症治疗。

从患者血液样本中采集的肿瘤细胞正在从设备中挑选出来进行测序。该设备位于显微镜台上的培养皿中,玻璃微毛细管收集循环肿瘤细胞簇。


当肿瘤开始转移时,它会将细胞释放到血液中。单个细胞通常无法自行在血流中存活,但细胞簇则很“健壮”并能将癌症推向转移状态。事实证明,CTC难以研究且更难治疗。每毫升血液中含有数十亿个细胞,而这些细胞中只有少数会成为转移性癌症患者的CTC。使用传统实验室方法无法实现如此强烈的过滤。

佐治亚理工学院电气与计算机工程学院团队发明了一种名为“簇井”的新型芯片,通过将微流控芯片的精度与膜过滤的效率相结合来发现CTC簇。使用微米大小的特征,微流控芯片可精确定位血液样本中的每个细胞,并确定它是否癌变。

为了快速处理临床相关的血液量,团队依靠膜过滤使芯片操作更具可扩展性。实际上,该芯片看起来像一个标准的膜过滤器,但在电子显微镜下,微流控芯片揭示了其用于捕获簇同时让其他血细胞通过的微妙结构。

与传统的微流控芯片相比,新检测方法在通量上提高几个数量级,灵敏度更高。团队使用该芯片筛查卵巢癌或前列腺癌患者的血液样本。他们从这些患者中分离出个2到100多个的CTC簇,并使用RNA测序来分析一个子集。

该芯片的独特设计意味着CTC簇在微孔中过滤,以便作进一步分析。即使是单个CTC也可包含大量关于患者及其特定癌症的数据,这对于管理疾病至关重要。

研究人员注意到,卵巢癌患者血液中成簇的数百个CTC,其中一些还活着,从而导致疾病的传播。此外,通过对芯片分离的前列腺CTC簇中的RNA进行测序,他们确定了这些转移细胞表达的特定基因。重要的是,来自不同患者的CTC簇被证明表达不同的基因,这些基因可潜在地用于开发个性化的靶向治疗。




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