佐治亚州雅典——如果你能把整个干草堆扫到一边，只留下针，你怎么能在干草堆里找到针呢？这是由佐治亚大学工程学院的战略研究人员开发的一种新的微流体设备，可以从全血样本中分离出难以捉摸的循环肿瘤细胞(CTC)。
CTC脱离癌症肿瘤，流经血流，可能导致新的转移性肿瘤。从血液中分离四氯化碳为转移性癌症的基本理解、诊断和预后提供了一种微创的替代方法。然而，大多数研究受限于在污染最小的情况下捕获完整可行的四氯化碳的技术挑战。
“典型的7-10毫升血液样本可能只含有少量的四氯化碳，”UGA电子与计算机工程学院教授、该项目的主要研究员董磊毛说。“它们会淹没全血中数百万的白细胞。掌握足够的CTC对我们来说是一个挑战，这样科学家才能研究它们，了解它们。”
循环肿瘤细胞也很难分离，因为在数百个CTC样本中，单个细胞可以表现出许多特征。有些类似皮肤细胞，有些类似肌肉细胞。它们的大小也可能有很大的不同。
“人们经常把CTC比作大海捞针，”毛说。“但有时候针甚至不是针。”为了更快更有效地分离这些稀有细胞进行分析，毛和他的团队创造了一种新的微流控芯片，它可以捕获血液样本中几乎所有的四氯化碳——超过99%——远远高于大多数现有技术的百分比。
该团队将其检测四氯化碳的新方法称为“集成铁水动态细胞分离”或iFCS。他们在英国皇家化学学会芯片实验室发表的一项研究中总结了他们的发现。
威尔康奈尔大学医学细胞和发育生物学助理教授、该项目的合著者梅利莎戴维斯认为，这种新设备在治疗乳腺癌方面可能是“革命性的”。
戴维斯说：“医生只能治疗他们能发现的东西。”“我们通常无法检测到CTC的某些亚型，但借助iFCS设备，我们将捕获CTC的所有亚型，甚至可以确定哪些亚型具有最多关于复发和疾病进展的信息。”戴维斯认为，这种设备可能最终会让医生比现在更早地评估患者对特定治疗的反应。
虽然大多数捕获循环肿瘤细胞的努力都集中在识别和分离血液样本中潜伏的几个四氯化碳上，但干扰素采取了完全不同的方法，消除了样本中所有非循环肿瘤细胞。
该设备大约有一个u盘那么大，通过一个直径小于人类头发的通道输送血液来工作。为了准备血液进行分析，研究小组在样本中加入了微米大小的磁珠。样本中的白细胞附着在这些珠子上。当血液流经该装置时，芯片顶部和底部的磁铁将白细胞及其磁珠吸入特定通道，而循环肿瘤细胞则继续进入另一个通道。
该装置在微流体芯片中结合了三个步骤，这是对现有技术的另一种改进，现有技术要求工艺中的每个步骤都有单独的装置。该论文的合著者、UGA化学系博士生刘洋说：“第一步是用过滤器去除大块血液。“第二部分耗尽了多余的磁珠和大部分白细胞。第三部分旨在将剩余的白细胞集中在通道中间，并将CTC推向侧壁。”
赵军是本文的另一位主要作者。美国劳伦斯伯克利国家实验室博士后赵参与了这一项目，获得了化学博士学位。
赵说：“我们集成设备的成功在于它能够富集几乎所有的CTC，无论其大小或抗原表达如何。“我们的研究结果可能会为癌症研究界提供关键信息，这些信息可能会被当前基于蛋白质或基于大小的浓缩技术所遗漏。”
研究人员表示，他们的下一步包括自动化干扰素，并使其对临床环境更加友好。他们还需要设备来完成病人试验的步伐。毛泽东和他的同事们希望更多的合作者加入他们，为他们提供专业知识。
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