德国两院院士:在癌细胞转移前捕获它们

【字体: 时间:2015年11月26日 来源:生物通

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  最近,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和明斯特大学纳米技术中心(CeNTech)的研究人员,开发出了一种临床诊断法,能够在肿瘤转移之前,可靠的检测和分离血液样本中的单个癌细胞。相关研究结果发表在最近的《Scientific Reports 》。

  

生物通报道:许多肿瘤都会扩散:单个癌细胞随着血流通过全身,直到在新的组织中定植。这样,即使在主肿瘤治疗成功后,也可能形成转移。在早期阶段,我们很难在血液中检测到癌细胞:每十亿个健康细胞中才会遇到约1个恶性肿瘤细胞。现在,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和明斯特大学纳米技术中心(CeNTech)的研究人员,与德国Hamburg-Eppendorf 大学医学中心合作,开发出了一种临床诊断法,能够可靠的检测和分离血液样本中的单个癌细胞。相关研究结果发表在最近的Nature子刊《Scientific Reports 》。延伸阅读:Nature子刊:捕捉癌细胞的植入支架

KIT纳米技术研究所(INT)主任、明斯特大学物理研究所主席、纳米技术中心主任、德国两院院士Harald Fuchs解释说:“在疾病早期检测血液中的癌细胞比较困难,因为癌细胞的浓度是非常小的。我们如同大海捞针。”从血液中提取的肿瘤细胞的数量,可让研究人员得出关于“治疗的成功和疾病未来的进程”的结论。细胞的遗传分析,可治疗方法适用于治疗的癌症类型。

Michael Hirtz说:“采用我们的方法,我们达到了很高的命中率:提取的细胞中有超过百分之85是癌细胞。此外,我们可以取出完好无损的可疑细胞,并更详细地研究它们。”患者血液样本的医学测验是由Hamburg-Eppendorf大学医学中心的Klaus Pantel团队进行的。此外,新开发的方法可以被转移到所有应用中,在这些应用当中,血液或其他体液中的稀有细胞必须被分离出来。

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新方法的主要组成部分是一个微阵列平台。借助于聚合物笔平板印刷术,研究人员用一个塑料模具在表面上产生一个细微的结构。靶细胞粘附于这些结构。被调查的血液样本被注入到穿过平台的一个平坦的微通道。随着最大数目的靶细胞接触到该阵列,通道上方一种鱼骨状的结构可搅动流过的液体。Hirtz这样解释原理:“当肿瘤细胞根据钥匙-锁原理停靠到拟定的位置后,剩余的细胞只是被冲走。”为了防止该阵列(即锁)必须被交换,科学家们给所有靶细胞提供了一个一般的锁:生物素维他命。这种维他命,通过特定的抗体,提前结合到靶细胞的表面。

Harald Fuchs强调说:“我们的概念仍然处于发展阶段,因此,没有完全优化。然而,它的灵敏度,已经部分超过了已知的标准方法。此外,对细胞进行精良的医学诊断,也是有利的。”目前,研究人员正在致力于一种可在医院使用的原型方法。为此,他们在这个“概念证明”项目里,获得了欧洲研究委员会的资助支持。

(生物通:王英)

注:Harald Fuchs教授是纳米科技领域世界知名专家,是德国科学院院士、德国工程院院士、欧洲科学院院士以及发展中国家科学院院士。Harald Fuchs教授在Nature, Science等国际顶级学术期刊共发表论文400余篇,做了250次邀请报告,共同撰写15本著作,拥有33项专利申请。由于Harald Fuchs教授在纳米技术研究上的杰出贡献,1994年曾获“菲利普莫里斯奖(Philip-Morris-Research Prize)”,2001年获明斯特科学和经济创新奖(Innovation Award Münsterland for Science and Economy),2009年获德国联邦十字勋章(Federal Cross of Merit)和奥地利分析化学协会颁发的Emich Plaque奖。

生物通推荐原文摘要:
A Versatile Microarray Platform for Capturing Rare Cells
Abstract: Analyses of rare events occurring at extremely low frequencies in body fluids are still challenging. We established a versatile microarray-based platform able to capture single target cells from large background populations. As use case we chose the challenging application of detecting circulating tumor cells (CTCs) – about one cell in a billion normal blood cells. After incubation with an antibody cocktail, targeted cells are extracted on a microarray in a microfluidic chip. The accessibility of our platform allows for subsequent recovery of targets for further analysis. The microarray facilitates exclusion of false positive capture events by co-localization allowing for detection without fluorescent labelling. Analyzing blood samples from cancer patients with our platform reached and partly outreached gold standard performance, demonstrating feasibility for clinical application. Clinical researchers free choice of antibody cocktail without need for altered chip manufacturing or incubation protocol, allows virtual arbitrary targeting of capture species and therefore wide spread applications in biomedical sciences.

 


 

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