新的芯片可使治療轉(zhuǎn)移性癌癥更加容易快捷

佐治亞理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種檢測(cè)方法，可以通過顯示癌癥如何轉(zhuǎn)移以及它們處于什么階段，來徹底改變癌癥治療。

癌癥通過循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC) 傳播，這些細(xì)胞通過血液傳播到其他器官，而且?guī)缀鯚o法追蹤。現(xiàn)在，佐治亞理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種檢測(cè)方法，可以通過顯示癌癥如何轉(zhuǎn)移以及它們處于什么階段來徹底改變癌癥治療。這可能會(huì)導(dǎo)致更早和更有針對(duì)性的治療，從簡(jiǎn)單的驗(yàn)血開始。

當(dāng)腫瘤開始轉(zhuǎn)移時(shí)，它會(huì)將細(xì)胞釋放到血液中。單個(gè)細(xì)胞通常無法自行在血流中存活，但細(xì)胞簇更加健壯，可以傳播到其他器官，有效地將癌癥推向轉(zhuǎn)移狀態(tài)。事實(shí)證明，CTC 難以研究，更不用說治療了。每毫升血液中含有數(shù)十億個(gè)細(xì)胞，而這些細(xì)胞中只有少數(shù)會(huì)成為轉(zhuǎn)移性癌癥患者的 CTC。使用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室方法無法實(shí)現(xiàn)如此強(qiáng)烈的過濾。

大多數(shù)傳統(tǒng)的過濾過于激進(jìn)，會(huì)將集群分解成單個(gè)細(xì)胞，并破壞研究集群效果的能力。“這就是讓像我這樣的工程師對(duì)此感興趣的原因，因?yàn)槲覀兎浅Ｉ瞄L(zhǎng)制造傳感器或?qū)嶋H進(jìn)行敏感分析的小型設(shè)備，”電氣與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院副教授 Fatih Sarioglu 說。“我們開始開發(fā)技術(shù)來捕捉這些珍貴的細(xì)胞，以幫助更好地控制癌癥。”

Sarioglu 發(fā)表在《自然通訊》上的“網(wǎng)狀微孔中循環(huán)腫瘤細(xì)胞簇的高通量、無標(biāo)記分離”中介紹了這項(xiàng)研究。Sarioglu 的實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了一種名為 Cluster-Well 的新型芯片，將微流控芯片的精度與膜過濾的效率相結(jié)合，以發(fā)現(xiàn) CTC 簇。使用微米大小的特征，微流控芯片可以精確定位血液樣本中的每個(gè)細(xì)胞，并確定它是否癌變。

“微流控芯片讓你作為設(shè)計(jì)師可以更好地控制你想問這些細(xì)胞的任何問題，”Sarioglu 說。“它提高了精度和靈敏度，這正是你需要這樣的應(yīng)用程序，因?yàn)槟阆霃脑S多血細(xì)胞中找到那個(gè)單細(xì)胞。”

為了快速處理臨床相關(guān)量的血液，研究人員依靠膜過濾使芯片操作更具可擴(kuò)展性。實(shí)際上，該芯片看起來像一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的膜過濾器，但在電子顯微鏡下，微流控芯片揭示了其用于捕獲簇同時(shí)讓其他血細(xì)胞通過的微妙結(jié)構(gòu)。對(duì)于研究人員來說，實(shí)用性與功能性同樣重要。盡管該芯片起初是用硅制造的，就像計(jì)算機(jī)中的中央處理單元一樣，但后來它被轉(zhuǎn)移到聚合物中，使其易于使用、負(fù)擔(dān)得起和一次性使用，同時(shí)仍保持其精致和精確。

“我們真的只創(chuàng)造了我們需要用微流控芯片識(shí)別集群的陷阱，其余的只是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的過濾器支架，”Sarioglu 說。“與傳統(tǒng)的微流控芯片相比，您將獲得更實(shí)用的分析方法，通量提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，靈敏度更高。”