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微流控CTC芯片有望为癌症监测提供新的解决方案

      微流控CTC芯片研究对癌症的早期诊断、治疗情况追踪以及愈后监测具有十分重要的意义,有望为癌症监测提供一种相对低成本、方便、快捷的解决方案,促进癌症防治在临床应用方面的发展。将图像处理和自动化装置引入到CTC芯片的研究,将降低CTC芯片使用成本,提高监测效率。

 

CTC中文全称循环肿瘤细胞,CTC检测,就是检查血液循环中的肿瘤细胞。无论肿瘤的原发灶还是转移灶都会有细胞脱落入血,形成CTC。大部分CTC入血后发生凋亡或被吞噬,少数能够逃逸并发展成为新转移灶,增加恶性肿瘤患者死亡风险。

 

  检测CTC有不同的方法,有时需要计算数量、有时需要计算比例,有时又需要对肿瘤细胞的基因突变进行分析。总的来说,检测CTC不仅适用于各种肿瘤类型,还可以同时评估肿瘤治疗效果、复发的风险以及耐药性等。

 

 目前CTC检测已广泛应用于手术、化疗后的疗效评估和复发预测:如果治疗后CTC的数量比治疗前显著减少,说明治疗有效,且复发风险显著降低;如果定期体检又发现CTC水平升高,可以根据CTC的基因表达选择化疗或靶向药物,将新生肿瘤消灭在摇篮中。

 微流控芯片

 最近,美国麻省总医院和哈佛麻省理工卫生科学技术部的研究人员,在Mehmet Toner博士的带领下,开发出了一种新型微流控芯片,专门设计用来从未被加工的全血中高效捕获CTC群。

 

 对患者CTC群的进一步分析,对于“CTC集群生物学”提出了新的见解。研究人员将他们的结果发表在2015年五月十八日的《Nature Methods》。

 

 该芯片被设计成慢慢推动血液通过多排显微三角形柱子。这些柱子是以这样的方式排列:每两个柱子把细胞引流到第三根柱子的顶端。在顶端,单细胞——包括血细胞和单个CTC——很容易地滑到柱子的两侧,并继续通过芯片,直到到达下一个顶端;然而,CTC群被遗留在顶端,由于将它们拉向柱子相反方向的力量,使得它们安危未定。为了确定群集芯片的效率,研究人员进行了试验,在捕获之前和之后,研究人员在显微镜下比较细胞集群发现,总的来说芯片对细胞群的完整性没有负面影响。

 微流控

 为了表征CTC细胞群的生物学,研究人员在一名具有大量单CTC及CTC群的乳腺癌患者中,测量了肿瘤细胞增殖的一个标记——侵袭性增加和预后不良的一个指标。在患者细胞群中有约一半的细胞其增殖标记物呈现阳性,从而表明该细胞群可能包含积极增殖和休眠的细胞。



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