PNAS：讓癌細胞無處遁形

　　在患者血液中循環的腫瘤細胞可以提供大量的信息揭示腫瘤細胞對于治療的反應以及哪些藥物有可能更有效對抗疾病。但首先，研究人員要做的是捕獲這些稀少的細胞，將其從血液樣本許多其他細胞中分離出來。

　　現在許多的科學家都在致力于研究能夠分離出循環腫瘤細胞(CTCs)的微流體設備，但大多數都存在兩個主要的局限：處理足量血液所需的時間過長，以及缺乏好的方法在捕獲后將癌細胞提取出來進行分析。

　　近日來自麻省理工學院(MIT)和布萊根婦女醫院(Brigham and Women"s Hospital)的研究人員開發了一種新設備，克服了這些障礙。從水母觸須獲得靈感，研究小組用長鏈DNA包被了一條微流體通道，當白血病細胞流經時 DNA可以抓住細胞表面的特異蛋白。采用這一策略，研究人員獲得了比現有設備高10倍的流動率，完全適合于臨床使用。

　　利用這一技術，醫生可以監控癌癥患者判定治療是否正在起效。相關研究描述在本周的《美國科學院院刊》(PNAS)雜志上。

　　哈佛大學醫學院醫學副教授、布萊根婦女醫院再生治療中心聯合主任Jeff Karp說：“如果你有一種快速的檢測能夠告訴你隨著時間的推移這些細胞是在增加還是減少，這將有助于監控治療的進程以及疾病的進展。”

　　這類設備還有可能實現個體化治療：一旦從患者處分離出細胞，醫生就可以用不同的藥物對其進行測試確定哪些藥物最有效。

　　DNA“觸須”

　　特定患者一毫升血液中的CTCs數量可有幾個到幾千個不等。為了分離這些稀有細胞，研究人員曾試圖構建一些微流體通道，上面滿布對應靶細胞上一種蛋白的特異性抗體。然而，由于抗體只能從通道底部延伸數十納米，通過抗體捕獲細胞是相當費時間的。

　　為了擴展捕獲分子的延伸范圍，Karp與麻省理工學院機械工程學副教授Rohit Karnik研究小組模仿水母的觸須，構建出了長鏈重復DNA序列。這些稱作適配體(Aptamer)的序列靶向了一種大量存在于白血病細胞上的蛋白。

　　將DNA鏈附著到微流體上，底部鋪有人字圖形。這些形成圖案的隆起物在血液流過通道時造成漩渦，通過這樣改良通道使得進入的單個細胞接觸到觸須，觸須在通道內延伸數百微米。研究人員從而提高了血流速率。

　　Karnik說：“通常在高流速時，細胞并沒有真正接近表面，捕獲這些靶細胞非常的具有挑戰性。然而將這些人字形槽溝組合到一起混合溶液，使得細胞接觸到了表面，加上適配體伸入到溶液中，使能夠以非常高的流速獲得非常高的捕獲率。”

　　相比于從前報道的設備，新設備的流速要高10倍，系統能夠捕獲60-80%的靶細胞。當前的模型可測量1平方厘米，流速達每小時1毫升。通過增大設備，研究人員說他們能夠將流速提高到每小時100毫升血液，可快速處理10-20毫升的樣本，這是從患者處獲得精確CTC所需的樣本量。

　　由于“觸須”是由DNA構成，用酶可輕易地裂解它們，釋放捕獲細胞開展進一步分析。

　　微創

　　這一捕獲CTCs的設備也為抽樣骨髓提供了一個更好的選擇，從而確定癌癥治療是否在白血病患者中起作用。

　　“如果能夠提高血液中的檢測靈敏度，這種方法或許能夠將分離骨髓轉變為分離血液，其創傷性更小，你可以更頻繁地操作。這有可能改變檢測殘留病的范式，” Karp說。

　　論文的主要作者、Karp實驗室前博士后、加州大學歐文分校助理教授Weian Zhao說：“該技術的優點在于它的通用性。你可以很容易地修改DNA鏈的長度和密度;你可以將不同的序列納入DNA中從而捕獲不同的細胞類型。”

　　這一特點使得這一平臺技術能夠廣泛用于臨床和研究實驗室。例如，另一種可能的應用就是捕獲胎兒細胞，其在孕婦血液中非常稀有。分析這些細胞能夠幫助醫生對一系列疾病進行產前診斷測試，且所采用的方法相比羊膜穿刺術創傷性小得多。

　　現在研究人員正致力于改變DNA鏈來靶向其他的分子，例如實體瘤脫落細胞表面的受體。