從病人血液中進(jìn)行循環(huán)腫瘤細(xì)胞（ CTCs）的分離與分析，可以實(shí)現(xiàn)非侵入性的“液體活檢”（Liquid biopsy），這對(duì)于癌癥的早期診斷和預(yù)后評(píng)估具有非常重要的臨床診斷價(jià)值。CTCs是從實(shí)體瘤脫落，發(fā)生上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化進(jìn)入到血液循環(huán)的惡性腫瘤細(xì)胞。由于外周血中CTCs數(shù)量稀少（十億個(gè)血細(xì)胞中僅含有1～10個(gè)CTCs），且具有高度異質(zhì)性和易聚集成團(tuán)等特點(diǎn)，因而CTCs研究的關(guān)鍵在于從含有大量血細(xì)胞的復(fù)雜血液樣本中準(zhǔn)確地將其分離出來(lái)，且要滿足高純度、高捕獲率和高通量三個(gè)要求。

外周血中的CTCs。圖片來(lái)源：Penn State University

目前唯一通過(guò)FDA認(rèn)證的是CTCs分離與計(jì)數(shù)系統(tǒng)，CellSearch，是采用外面包被了特異性抗體抗EpCAM（上皮細(xì)胞粘附因子）的免疫磁珠，通過(guò)抗原抗體作用，與血液中表達(dá)EpCAM的CTCs結(jié)合，并進(jìn)一步通過(guò)熒光反應(yīng)識(shí)別。雖然該技術(shù)有較高的靈敏度，但其仍存在著一些缺點(diǎn)，如未實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)分選、假陽(yáng)性比率高、預(yù)處理環(huán)節(jié)損失大量目標(biāo)細(xì)胞，以及富集后的CTCs沒(méi)有生物活性等。

Edward Sargent教授（左）與Shana Kelley教授（右）。圖片來(lái)源：University of Toronto

日前，來(lái)自于多倫多大學(xué)的Edward Sargent教授與Shana Kelley教授共同合作，發(fā)明了一種基于微流控芯片的被稱為MagRC（Magnetic ranking cytometry）的技術(shù)，能夠區(qū)分出全血細(xì)胞中的CTCs，并對(duì)異質(zhì)性的CTCs進(jìn)行分類。該技術(shù)的靈敏度能達(dá)到單個(gè)細(xì)胞的檢測(cè)，且能追蹤腫瘤生長(zhǎng)程度不同的小鼠內(nèi)CTCs表面的動(dòng)態(tài)顯型。這種方法與市場(chǎng)上的黃金標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果相一致，但需要的細(xì)胞數(shù)量更少，且不受大量血細(xì)胞的影響。相關(guān)研究成果已發(fā)表于Nature Nanotechnology雜志上。

MagRC技術(shù)示意圖。圖片來(lái)源：Nat. Nanotech.

研究人員所發(fā)明的MagRC技術(shù)是利用免疫磁性分離法，依據(jù)CTCs表面標(biāo)記物的表達(dá)量來(lái)進(jìn)行分類。他們首先將血液樣品與抗體修飾的磁性納米粒子相孵育，使CTCs表面特異性地結(jié)合上磁性納米粒子。CTCs表面標(biāo)志物表達(dá)量越多，結(jié)合的納米粒子也就越多。接著，將樣品注入到微流控裝置中，該裝置內(nèi)從左到右有不同半徑的微型磁體，以此產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)梯度。結(jié)合有較多納米粒子的CTCs在低磁場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)域內(nèi)即可被捕獲，而結(jié)合較少納米粒子的CTCs會(huì)在高磁場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)域內(nèi)被捕獲，再通過(guò)免疫熒光使捕獲的CTCs可視化，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)CTCs的分類。

四種不同標(biāo)志物表達(dá)的細(xì)胞在芯片上的分布。圖片來(lái)源：Nat. Nanotech.

首先，研究人員利用MagRC技術(shù)對(duì)四種已知的標(biāo)記物表達(dá)量不同的細(xì)胞進(jìn)行了檢測(cè)，證實(shí)該技術(shù)能準(zhǔn)確且靈敏地將四種細(xì)胞進(jìn)行分類。

MagRC技術(shù)與商業(yè)化的CellRearch技術(shù)相對(duì)比。圖片來(lái)源：Nat. Nanotech.

研究人員接著利用此技術(shù)對(duì)未經(jīng)處理的全血中的癌細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，并與商業(yè)化的CellRearch技術(shù)相比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MagRC技術(shù)在全血樣品中依然保持有較高靈敏度，相比而言，CellRearch的效率在檢測(cè)低表達(dá)量標(biāo)志物的癌細(xì)胞時(shí)會(huì)受到極大的影響。

MagRC技術(shù)用于追蹤C(jī)TCs的動(dòng)態(tài)顯型。圖片來(lái)源：Nat. Nanotech.

為了將MagRC技術(shù)應(yīng)用到追蹤C(jī)TCs動(dòng)態(tài)顯型中，研究人員采用兩種荷瘤小鼠模型，即腫瘤經(jīng)刺激生長(zhǎng)與未經(jīng)刺激生長(zhǎng)。通過(guò)采血分析，研究人員發(fā)現(xiàn)兩種模型小鼠血液內(nèi)的CTCs數(shù)量隨時(shí)間增加而增加，且經(jīng)刺激的小鼠血液內(nèi)CTCs比未經(jīng)刺激的更多。此外，經(jīng)刺激的小鼠血液內(nèi)CTCs的顯型會(huì)持續(xù)變化，而未經(jīng)刺激的則趨于穩(wěn)定。

MagRC技術(shù)對(duì)臨床樣品CTCs的檢測(cè)與分類。圖片來(lái)源：Nat. Nanotech.

最后，研究人員采用MagRC技術(shù)對(duì)患有轉(zhuǎn)移前列腺癌與局部前列腺癌病人血液內(nèi)的CTCs進(jìn)行檢測(cè)與分類。研究結(jié)果表明，相比于患有轉(zhuǎn)移前列腺癌的病人，患有局部前列腺癌病人血液內(nèi)CTCs的顯型呈現(xiàn)出更大的多樣性。

文章來(lái)源：X-MOR