與其大海撈針，不如把水瀝干，只留下針。這是佐治亞大學（UGA）工程學院的研究人員在開發(fā)一種新的微流體設備時遵循的策略。佐治亞大學 Leidong Mao 教授及其研究團隊開發(fā)出一種新的微流體裝置，可將循環(huán)腫瘤細胞與全血樣本分開。為了更快速有效地分離這些微量細胞，以便進行分析，Mao的研究小組開發(fā)了一種新的微流控芯片，可以捕獲血液樣本中超過 99％ 循環(huán)腫瘤細胞（CTC）。該團隊將其新方法命名為循環(huán)腫瘤細胞“綜合鐵水動力細胞分離”（iFCS）檢測法。該研究發(fā)表于近期的 The Royal Society of Chemistry 雜志。

循環(huán)腫瘤細胞從癌癥腫瘤原位處脫離并經(jīng)血流播散到全身，進而可能導致新的轉移性腫瘤的形成。從血液中分離循環(huán)腫瘤細胞為增強對轉移性腫瘤的認識、診斷和預后提供了替代方案。但研究人員表示，大多數(shù)這方面的研究都受到技術挑戰(zhàn)的限制，具體來講，捕獲完整和可用的循環(huán)腫瘤細胞且要做到精確分析并沒有那么容易。循環(huán)腫瘤細胞難以分離，因為在含有幾百個循環(huán)腫瘤細胞的樣品中，單個細胞可呈現(xiàn)許多特征。比如，它們有的類似于皮膚細胞，有的類似于肌肉細胞，大小也可能存在很大差異。

圖｜iFCS 基本工作原理（來源：The Royal Society of Chemistry）Mao 教授表示，他們開發(fā)了一種基于生物相容性鐵磁流體（膠體磁性納米顆粒懸浮液）細胞磁化強度對比的新方法，其被稱 iFCS 技術，這套技術可實現(xiàn)高通量（12 mL/ h）、高識別率（99.08％）、低白細胞污染（每 1 mL 血液加工 533 個細胞）和高生物相容性。這種方法將使大型隊列研究能夠明確循環(huán)腫瘤細胞亞型的臨床和診斷價值。根據(jù)康奈爾大學威爾康奈爾醫(yī)學院細胞與發(fā)育生物學助理教授 Melissa Davis 博士的說法，這種新設備可能在治療乳腺癌方面具有“變革性”。Davis 說：“醫(yī)生只能治療他們能檢測到的東西。現(xiàn)有檢測水平無法檢測循環(huán)腫瘤細胞的某些亞型，但是使用 iFCS 裝置，我們將捕獲循環(huán)腫瘤細胞的所有亞型，甚至明確哪些亞型對復發(fā)和疾病進展有更大的作用”。她認為，該設備可能使醫(yī)生比現(xiàn)在更早地評估患者對特定治療的反應。雖然大多數(shù)捕獲循環(huán)腫瘤細胞的努力都集中在識別和分離潛伏在血液樣本中的少數(shù)循環(huán)腫瘤細胞上，但是根據(jù) Davis 的說法，iFCS 采取了完全不同的方法。

圖｜iFCS 裝置（來源：The Royal Society of Chemistry）該設備大約相當于 USB 驅動器的大小，血液通過直徑小于人類頭發(fā)的通道進行漏斗來工作。為了對血液進行精準分析，該團隊為樣品添加了微米級的磁珠。樣品中的白細胞將自身附著在這些珠子上。當血液流過裝置時，芯片頂部和底部的磁鐵將白細胞及其磁珠吸入特定通道，同時循環(huán)腫瘤細胞繼續(xù)進入另一個通道，這樣就大大提高了系統(tǒng)的低污染性。該裝置的篩選過程主要包括三個過程：第一步是過濾器去除血液中的大塊碎片；第二步是吸附額外的磁珠和大部分白細胞；第三步是將剩余的白細胞聚焦到通道中間，并將循環(huán)腫瘤細胞推向側壁。研究人員表示，他們接下來的工作將開發(fā)自動化程度更高的 iFCS 并使其應用于臨床。