解析單個癌細(xì)胞檢測技術(shù)

在很多醫(yī)療不發(fā)達(dá)的地區(qū)，醫(yī)生有限，資源奇缺，購買昂貴的診斷設(shè)備更是難以實(shí)現(xiàn)。而這些地方的癌癥患者又常常因?yàn)闊o法及時獲得早期診斷，錯失佳的治療時間，而失去寶貴的生命。近年來自美國哈佛大學(xué)和麻省理工大學(xué)的研究人員共同開發(fā)了一種袖珍微流體設(shè)備，可在血液樣本中檢測出單個癌細(xì)胞，幫助醫(yī)生快速診斷癌癥是否已從原發(fā)病灶轉(zhuǎn)移或擴(kuò)散。研究人員在3月17日《Small》雜志網(wǎng)絡(luò)版上詳細(xì)描述了這一新型微流體設(shè)備。
        新型微流體設(shè)備的開發(fā)者之一是來自哈佛-麻省理工衛(wèi)生科學(xué)與技術(shù)部成員、哈佛醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系教授Mehmet Toner。Toner在四年前就曾開發(fā)過一個早期版本的設(shè)備。該設(shè)備的表面包含微流體的抗體芯片。當(dāng)患者的血液流經(jīng)包被著特定抗體的成千上萬個微小硅柱（silicon post）時，特定的抗體位點(diǎn)就會及時捕獲血液中的癌細(xì)胞。盡管這一設(shè)備能夠非常高效地捕獲癌細(xì)胞，然而還是有一些細(xì)胞有可能根本無法接觸到這些硅柱。
    Toner考慮是否能通過提高這些硅柱的滲透性，促使細(xì)胞更準(zhǔn)確地流過它們，從而提高捕獲癌細(xì)胞的幾率。為了達(dá)到這一目的，他從麻省理工學(xué)院航空學(xué)和航天學(xué)系副教授Brian Wardle那里尋求了幫助。通過二人的相互協(xié)作開發(fā)出了這種表面密布碳納米管的新型微流體設(shè)備。相對于原來的版本，其捕獲癌細(xì)胞的效率提高了8倍。
    由于循環(huán)腫瘤細(xì)胞（從腫瘤原發(fā)病灶中脫落的癌細(xì)胞）在血液中的數(shù)量非常少（每毫升血液樣品中包含數(shù)百億個正常血細(xì)胞，而通常只有幾個癌細(xì)胞），因此在正常情況下很難被檢測出來。然而檢測這些脫落的癌細(xì)胞確是確診癌細(xì)胞是否轉(zhuǎn)移的一個重要的方法。
  “在90%的癌癥死亡病例中都存在有腫瘤從原發(fā)病灶轉(zhuǎn)移擴(kuò)散的現(xiàn)象，”Wardle說。
 
    在設(shè)計(jì)先進(jìn)材料時，Wardle常常會使用到碳納米管。這種微小、中空的圓柱體樣物質(zhì)管壁是碳原子組成的晶格。由這些碳納米管組合的物質(zhì)具有高滲透性：通常一個碳納米管叢每平方厘米包含100-1000億個碳納米管，其中不到1%的為碳成分，其余的均是空氣，這使得留有充足的空間供血流通過。
    研究人員將各種不同幾何形狀的碳納米叢放置到微流體設(shè)備中。與早期設(shè)備相似，每個碳納米管的表面均包被著特異性識別癌細(xì)胞的抗體。然而，由于血流能夠通過和環(huán)繞這些碳納米叢，從而確保了靶細(xì)胞能夠有更多的機(jī)會被捕獲。
    現(xiàn)在研究人員正在努力開發(fā)出用于HIV診斷的微流體設(shè)備。Toner的早期癌細(xì)胞檢測設(shè)備現(xiàn)在也在幾家醫(yī)院進(jìn)行應(yīng)用測試，有可能在未來數(shù)年就可進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用。