循環(huán)腫瘤細胞的磁分選俘獲技術

余坤，周永春

（昆明醫(yī)科大學，云南 昆明 650100）

綜述

循環(huán)腫瘤細胞的磁分選俘獲技術

余坤，周永春

（昆明醫(yī)科大學，云南 昆明 650100）

原發(fā)腫瘤或其轉移病灶經(jīng)被動脫落（shedding）、上皮細胞-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）等方式逸入外周循環(huán)所形成的循環(huán)腫瘤細胞（circulating tumor cells, CTCs）和循環(huán)腫瘤微栓子（circulating tumour microemboli, CTM）與腫瘤的發(fā)生、早期轉移、病情進展及預后休戚相關。業(yè)已證實，對CTCs進行臨床檢測，掌握各類腫瘤實時動態(tài)，有助于腫瘤的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療及其療效、預后的評估，是罹患腫瘤患者實施個體化診療、精準醫(yī)療的試金石。本文就該技術概況、研究進展、利弊權衡和前景展望做粗淺綜述。

循環(huán)腫瘤細胞；磁分選俘獲技術；微栓子

臨床實踐中診斷過晚通常是疾病預后不良的主要因素，即便在兼具健全衛(wèi)生服務設施和完善衛(wèi)生系統(tǒng)的機構，晚期癌癥診出率始終居高不下，此時早已病入膏肓，治療不但要投入大量人力財力，而且預后不佳。循環(huán)腫瘤細胞（circulating tumor cells, CTCs）檢測作為癌癥診斷領域的前沿技術深入人心，更是被賦予極高的科研與臨床應用價值。

1 磁分選俘獲CTCs概況

自液體活檢被提出以來，CTCs研究領域松茂竹苞、日新月著，而CTCs的分離與富集是后續(xù)檢測和研究的基礎，是整個研究項目的重中之重。

對特異表達表面抗原的CTCs進行陽性分選所運用的俘獲技術，因囿于上皮細胞-間充質轉化（epithelialmesenchymal transition, EMT）效應而降低了CTC分離率，陰性選擇應時而生。現(xiàn)今，其為目前唯一被FDA批準用于臨床分離富集CTCs的儀器[1]。

2 CTCs分選法在臨床樣品中的研究進展

2.1 陽性分選俘獲 CTCs的陽性分選捕獲最為常見。該技術是將磁性顆粒加入含目的細胞的樣本中，將孵化至含目的細胞的順磁性復合物通過預設磁場即可分離，最后可經(jīng)漂洗、消磁、過夜等步驟，即可得高純度靶細胞，以便進行下游鏡檢、基因分析、細胞培養(yǎng)等細胞及分子層面研究。

2007年Powell等[2]證實“MagSweeper”系統(tǒng)能高效分離捕獲活體CTCs，兩年后該團隊又對系統(tǒng)進行升級，結果捕獲了62%腫瘤細胞，純度達51%，通量9 mL/h。

Kim等[3]將磁材料嵌入微流道底部并與主流動方向保持5.7°角，制成磁分選微流控芯片，對免疫納米磁珠修飾的乳腺癌SKBR-3細胞分離捕獲，在通量為5 mL/h時，俘獲率至90%，純度一度達到97%。

2.2 陰性分選俘獲 EMT作用介導的腫瘤轉移過程可引起表面標志物表達水平下降乃至喪失，癌細胞自身亞群不同等等，各種原因導致的CTCs檢出率低、不易回收或在回收過程中細胞活性破壞。研究者們逆向思考，假想將這些風險與誤差轉移給非目的細胞，敏感性和效率或可大幅提升。

Sajay研究組[4]設計了一種分選平臺僅需兩步即可對CTCs進行陰性分選。Lee等[5]研發(fā)了微混合/磁激活細胞分選（μ-MixMACS）裝備，該系統(tǒng)芯片包括兩個功能模塊，分別是由垂直平面橫向迪恩渦、水平平面擴展渦旋組成的多渦旋混合模塊和由微流體室及產(chǎn)生四極磁場的兩個磁體陣列盒組成的磁力細胞分選模塊構成。

3 小結與展望

功能化磁珠與高效磁選機的發(fā)展為免疫磁珠發(fā)現(xiàn)、分離、俘獲CTCs帶來了更高的效益，極大程度上為臨床及科研工作者深入了解腫瘤復發(fā)轉移的相關機制，改進診療手段技術，有望成為精準醫(yī)療風向標。

總之，隨著這一研究領域的不斷發(fā)展，一系列難題與技術瓶頸的攻破，磁俘獲系統(tǒng)有望成為精準醫(yī)療這艘世紀巨輪上的一面旗幟。

[1]Casavant BP, Kosoff D, Lang JM. Directing circulating tumor cell technologies into clinical practice [M]. 2016.

[2]Jackson JM, Witek MA, Soper SA. Sinusoidal microchannels with high aspect ratios for CTC selection and analysis [M]. 2016.

[3]Kuwata T, Yoneda K, Kobayashi K,et al. Circulating tumor cells as an indicator of postoperative lung cancer:a case report [J]. Am J Case Reports, 2016(17): 663-665.

[4]Sajay BN, Chang CP, Ahmad H,et al. Microfluidic platform for negative enrichment of circulating tumor cells [J]. Biomed Microdevices, 2014, 16(4): 537-548.

[5]Lee TY, Hyun KA, Kim SI,et al. An integrated microfluidic chip for one-step isolation of circulating tumor cells [J]. Sensors and Actuators B: Chemical,2017(238): 1144-1150.

國家自然科學基金（No.81460441）