迷宫般的芯片助你高效分离循环肿瘤细胞

　　

生物通报道  美国密歇根大学的研究人员开发出一种带有流体通道的新型芯片。它通过迷宫一般的通道将血液样本中的循环肿瘤细胞（CTC）分离出来，目前已用在乳腺癌临床试验中。这项成果于近日发表在《Cell Systems》杂志上。

就基因表达而言，癌症干细胞是多变的，时而是血液中生存能力强的干细胞样细胞，时而又是擅长生长和分裂的普通细胞。因此，传统的细胞捕获方法，即抓住细胞表面的某种已知蛋白质的策略，往往无法奏效。

密歇根大学化学工程系的副教授Sunitha Nagrath解释说：“癌症干细胞的标志物相当复杂，并没有一个标志物，让我们可以在所有阶段靶定。”于是，他联合密歇根大学的另一位教授Max Wicha来开发一款新型芯片。

这款称为迷宫（labyrinth）的芯片看上去有点像传统的蚊香。它根据细胞大小对血液中的组分进行分类，其中较小的白细胞和红细胞聚集在流体通道的不同部位。在曲线内侧，涡流将颗粒推离墙壁。较大的癌细胞比较小的白细胞要推得更远一点。在曲线外侧，较小的颗粒更靠近通道壁。

Nagrath表示：“较大的细胞，如大多数癌细胞，由于曲率的关系而快速聚集。不过，细胞越小，聚焦所花的时间越长。芯片的尖角会产生一个混合作用，让较小的白细胞更快接近平衡位置。”

利用这种无标记的微流体装置，研究人员能以2.5 mL/分钟的速度，高通量地捕获循环肿瘤细胞和白细胞。高的产量和纯度让他们能够分析CTC的基因表达。

在原理证明分析中，他们利用以前建立的癌症干细胞基因特征来分析从乳腺癌患者的血液中分离出的单个细胞。他们发现，循环肿瘤细胞是异质性的亚群，表达干细胞、上皮细胞、间充质细胞以及上皮间质转化细胞的基因。

“我们认为这可以作为临床试验中监控患者的一种方法，”Wicha谈道。“我们捕获细胞，而不仅仅是计数，这样我们就能够开展分子分析，知道该采用何种治疗方法。”（生物通 薄荷）

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High-Throughput Microfluidic Labyrinth for the Label-free Isolation of Circulating Tumor Cells

DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cels.2017.08.012