據(jù)麥姆斯咨詢報道，伍斯特理工學院（Worcester Polytechnic Institute，WPI）機械工程師開發(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轉(zhuǎn)移性癌細胞。與很多采用的微流控技術(shù)的現(xiàn)有裝置所相比，這一依賴于簡單機械方法的突破性技術(shù)在捕獲癌細胞方面顯得更有效。

伍斯特理工學院所開發(fā)出來的裝置將抗體附著在微小阱（well）底部的碳納米管陣列上面。癌細胞沉淀到阱的底部，然后有選擇性地與基于表面標記物的抗體結(jié)合（不同于其它裝置，芯片也能捕獲由癌細胞生成，被稱為外來體的微小結(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)將有可能成為簡單實驗測試的基礎(chǔ)，該技術(shù)能快速檢測早期轉(zhuǎn)移跡象并幫助醫(yī)生針對特定癌細胞制定治療方案。

癌癥從某一器官擴散到身體其它部分的過程稱之為轉(zhuǎn)移，通常會進入血液。不同類型的腫瘤對特定器官和組織也有偏好，例如，循環(huán)乳腺癌細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，需要一項能夠檢測循環(huán)腫瘤細胞的技術(shù)，這樣才能大大增加病人存活的機率。

伍斯特理工學院機械工程系副教授兼微系統(tǒng)實驗室主任Balaji Panchapakesan表示，“把重點放在捕獲循環(huán)腫瘤細胞的概念還很新。這個挑戰(zhàn)非常艱難，無異于大海撈針。人體有數(shù)十億的紅細胞和成千上萬的白細胞，在這其中流動的腫瘤細胞只有很小的一部分。而我們所開發(fā)的裝置就能以超高精度捕獲上述細胞?！?/p>

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

Panchapakesan團隊在期刊《納米技術(shù)》雜志上發(fā)表了一篇名為《靜態(tài)微陣列隔離，動態(tài)時間序列分類，捕獲并列舉血液中上升的乳腺癌細胞：CTC納米管芯片》的文章，這篇文章的寫作人員包括主要作者博士后研究員Farhad Khosravi，以及來自路易斯維爾大學和托馬斯杰斐遜大學的研究人員，他們在文中描述了對轉(zhuǎn)移性乳腺癌的兩種特定標記物抗體的研究，這兩種名為EpCam和Her2的抗體被附著在碳納米芯片之上。當血樣與標有標記物的細胞放置在芯片上時，該裝置將快速定位并捕獲被標記的細胞。

除了捕獲腫瘤細胞，Panchapakesan表示，該芯片也能捕獲由癌細胞生成，帶有相同標記物，被稱為外來體的微小結(jié)構(gòu)。Panchapakesan指出，“對于其它類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，因為剪切力將有可能破壞它們。我們所開發(fā)的裝置，是目前為止唯一能直接在芯片上捕獲循環(huán)腫瘤細胞和外來體的芯片，這將為檢測循環(huán)腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移提供新的可能。新的研究證據(jù)顯示，外來體排出的微小蛋白能夠驅(qū)動循環(huán)腫瘤細胞進行反應(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)捕獲癌細胞的裝置（隨液體流動的細胞必須附著在錨定抗體之上），Panchapakesan認為他們團隊開發(fā)出來的芯片具有額外優(yōu)勢。除了能夠更為高效的捕獲循環(huán)腫瘤細胞，通過差分沉降，WPI裝置在將癌細胞從其它細胞和血液物質(zhì)中進行分離方面也顯得極為高效。

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

Panchapakesan補充說道，“想象一下你每年去做體檢，抽一次血，血樣經(jīng)過癌細胞標記物綜合陣列檢測，就能在癌癥早期或其它發(fā)展期捕獲癌細胞，醫(yī)生從這些被捕獲的癌細胞中獲取必要的蛋白質(zhì)或遺傳信息，并根據(jù)癌癥特定標記物定制你的治療方案，可謂將自己的健康一手掌握。白細胞是一個尤其要注意的問題，因為他們在血液中的數(shù)量很大，很可能會被誤認為是癌細胞。我們所開發(fā)的裝置使用了一種被稱為被動白細胞過濾的策略。由于密度的差異，癌細胞將會沉降到微阱底部（只發(fā)生在窗口較為狹窄的情境下），在那里，癌細胞將會與抗體正面交鋒。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。”