據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，伍斯特理工學(xué)院（Worcester Polytechnic Institute，WPI）機(jī)械工程師開(kāi)發(fā)了一款芯片，只要從癌癥患者身上抽取少量的血，這款芯片就能捕獲并確認(rèn)轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞。與很多采用的微流控技術(shù)的現(xiàn)有裝置所相比，這一依賴于簡(jiǎn)單機(jī)械方法的突破性技術(shù)在捕獲癌細(xì)胞方面顯得更有效。

伍斯特理工學(xué)院所開(kāi)發(fā)出來(lái)的裝置將抗體附著在微小阱（well）底部的碳納米管陣列上面。癌細(xì)胞沉淀到阱的底部，然后有選擇性地與基于表面標(biāo)記物的抗體結(jié)合（不同于其它裝置，芯片也能捕獲由癌細(xì)胞生成，被稱為外來(lái)體的微小結(jié)構(gòu)）。發(fā)表在最新一期《納米技術(shù)》雜志上的“液體活檢”技術(shù)將有可能成為簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)測(cè)試的基礎(chǔ)，該技術(shù)能快速檢測(cè)早期轉(zhuǎn)移跡象并幫助醫(yī)生針對(duì)特定癌細(xì)胞制定治療方案。

癌癥從某一器官擴(kuò)散到身體其它部分的過(guò)程稱之為轉(zhuǎn)移，通常會(huì)進(jìn)入血液。不同類(lèi)型的腫瘤對(duì)特定器官和組織也有偏好，例如，循環(huán)乳腺癌細(xì)胞就青睞于扎根在骨頭、肺和大腦內(nèi)。癌癥轉(zhuǎn)移的預(yù)后（也稱為癌癥第四期）普遍較差，因此，在身體其它部位形成新的腫瘤群體之前，需要一項(xiàng)能夠檢測(cè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的技術(shù)，這樣才能大大增加病人存活的機(jī)率。

伍斯特理工學(xué)院機(jī)械工程系副教授兼微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主任Balaji Panchapakesan表示，“把重點(diǎn)放在捕獲循環(huán)腫瘤細(xì)胞的概念還很新。這個(gè)挑戰(zhàn)非常艱難，無(wú)異于大海撈針。人體有數(shù)十億的紅細(xì)胞和成千上萬(wàn)的白細(xì)胞，在這其中流動(dòng)的腫瘤細(xì)胞只有很小的一部分。而我們所開(kāi)發(fā)的裝置就能以超高精度捕獲上述細(xì)胞?！?/p>

由Panchapakesan團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的裝置包括微型元件陣列，每個(gè)大約十分之一英寸寬（3毫米）。每個(gè)元件都包含一個(gè)微阱，碳納米管的底部則由抗體附著。每個(gè)微阱擁有特定抗體，基于微孔表面的基因標(biāo)記物，這些抗體有選擇地與其中一種癌細(xì)胞類(lèi)型相結(jié)合。通過(guò)將各種抗體附著其中，只需單個(gè)血液樣品，裝置就能夠捕獲多種不同類(lèi)型的癌細(xì)胞。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，研究人員只需要液體盎司（0.85毫升）的血液就能填充170個(gè)微阱。即使是如此小的樣本，每個(gè)裝置也能捕獲1-1000個(gè)細(xì)胞，捕獲效率介于62%-100%。

Panchapakesan團(tuán)隊(duì)在期刊《納米技術(shù)》雜志上發(fā)表了一篇名為《靜態(tài)微陣列隔離，動(dòng)態(tài)時(shí)間序列分類(lèi)，捕獲并列舉血液中上升的乳腺癌細(xì)胞：CTC納米管芯片》的文章，這篇文章的寫(xiě)作人員包括主要作者博士后研究員Farhad Khosravi，以及來(lái)自路易斯維爾大學(xué)和托馬斯杰斐遜大學(xué)的研究人員，他們?cè)谖闹忻枋隽藢?duì)轉(zhuǎn)移性乳腺癌的兩種特定標(biāo)記物抗體的研究，這兩種名為EpCam和Her2的抗體被附著在碳納米芯片之上。當(dāng)血樣與標(biāo)有標(biāo)記物的細(xì)胞放置在芯片上時(shí)，該裝置將快速定位并捕獲被標(biāo)記的細(xì)胞。

除了捕獲腫瘤細(xì)胞，Panchapakesan表示，該芯片也能捕獲由癌細(xì)胞生成，帶有相同標(biāo)記物，被稱為外來(lái)體的微小結(jié)構(gòu)。Panchapakesan指出，“對(duì)于其它類(lèi)型的液體活檢裝置而言，3納米結(jié)構(gòu)太小而難以捕獲，如微流控裝置，因?yàn)榧羟辛⒂锌赡芷茐乃鼈儭Ｎ覀兯_(kāi)發(fā)的裝置，是目前為止唯一能直接在芯片上捕獲循環(huán)腫瘤細(xì)胞和外來(lái)體的芯片，這將為檢測(cè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移提供新的可能。新的研究證據(jù)顯示，外來(lái)體排出的微小蛋白能夠驅(qū)動(dòng)循環(huán)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行反應(yīng)，這將成為有效癌癥藥物傳輸和治療最主要的障礙。因此我們的研究顯得非常重要?！?/p>

與其它液體活檢裝置相比，尤其是那些使用微流控技術(shù)捕獲癌細(xì)胞的裝置（隨液體流動(dòng)的細(xì)胞必須附著在錨定抗體之上），Panchapakesan認(rèn)為他們團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出來(lái)的芯片具有額外優(yōu)勢(shì)。除了能夠更為高效的捕獲循環(huán)腫瘤細(xì)胞，通過(guò)差分沉降，WPI裝置在將癌細(xì)胞從其它細(xì)胞和血液物質(zhì)中進(jìn)行分離方面也顯得極為高效。

雖然最初將芯片測(cè)試重點(diǎn)放在乳腺癌領(lǐng)域，Panchapakesan表示該裝置也能檢測(cè)各種各樣的腫瘤類(lèi)型，開(kāi)發(fā)用于測(cè)量其它癌癥類(lèi)型（包括肺癌和胰腺癌）的先進(jìn)裝置計(jì)劃也已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)行。他希望某一天一款類(lèi)似于他們的裝置不僅僅可以用于癌癥患者的定期跟進(jìn)，也可以用于常規(guī)癌癥篩查。

Panchapakesan補(bǔ)充說(shuō)道，“想象一下你每年去做體檢，抽一次血，血樣經(jīng)過(guò)癌細(xì)胞標(biāo)記物綜合陣列檢測(cè)，就能在癌癥早期或其它發(fā)展期捕獲癌細(xì)胞，醫(yī)生從這些被捕獲的癌細(xì)胞中獲取必要的蛋白質(zhì)或遺傳信息，并根據(jù)癌癥特定標(biāo)記物定制你的治療方案，可謂將自己的健康一手掌握。白細(xì)胞是一個(gè)尤其要注意的問(wèn)題，因?yàn)樗麄冊(cè)谘褐械臄?shù)量很大，很可能會(huì)被誤認(rèn)為是癌細(xì)胞。我們所開(kāi)發(fā)的裝置使用了一種被稱為被動(dòng)白細(xì)胞過(guò)濾的策略。由于密度的差異，癌細(xì)胞將會(huì)沉降到微阱底部（只發(fā)生在窗口較為狹窄的情境下），在那里，癌細(xì)胞將會(huì)與抗體正面交鋒。剩余的血液內(nèi)容物則保留在微阱頂部，被沖走也非常容易?！?/p>