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)腫瘤細胞(CTC) 傳播，這些細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。這可能會導(dǎo)致更早和更有針對性的治療，從簡單的驗血開始。

當腫瘤開始轉(zhuǎn)移時，它會將細胞釋放到血液中。單個細胞通常無法自行在血流中存活，但細胞簇更加健壯，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)十億個細胞，而這些細胞中只有少數(shù)會成為轉(zhuǎn)移性癌癥患者的 CTC。使用傳統(tǒng)的實驗室方法無法實現(xiàn)如此強烈的過濾。

大多數(shù)傳統(tǒng)的過濾過于激進，會將集群分解成單個細胞，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此感興趣的原因，因為我們非常擅長制造傳感器或?qū)嶋H進行敏感分析的小型設(shè)備，”電氣與計算機工程學(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)腫瘤細胞簇的高通量、無標記分離”中介紹了這項研究。Sarioglu 的實驗室發(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細胞，并確定它是否癌變。

“微流控芯片讓你作為設(shè)計師可以更好地控制你想問這些細胞的任何問題，”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，因為你想從許多血細胞中找到那個單細胞。”

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展性。實際上，該芯片看起來像一個標準的膜過濾器，但在電子顯微鏡下，微流控芯片揭示了其用于捕獲簇同時讓其他血細胞通過的微妙結(jié)構(gòu)。對于研究人員來說，實用性與功能性同樣重要。盡管該芯片起初是用硅制造的，就像計算機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、負擔(dān)得起和一次性使用，同時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別集群的陷阱，其余的只是一個標準的過濾器支架，”Sarioglu 說。“與傳統(tǒng)的微流控芯片相比，您將獲得更實用的分析方法，通量提高幾個數(shù)量級，靈敏度更高。”