新技术实现高通量且无污染的CTC分析

【字体: 时间:2019年05月20日 来源:生物通

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  从患者的血液样本中精确分离癌细胞,这一直是液体活检领域的挑战。密歇根大学的研究人员近日开发出一种Hydro-Seq技术,能够实现高通量且无污染的CTC分析。

  

循环肿瘤细胞(CTC)的发现,让人们对癌症的诊断和治疗充满了新的希望。不过,从患者的血液样本中精确分离癌细胞,这一直是液体活检领域的挑战。密歇根大学的研究人员近日开发出一种Hydro-Seq技术,能够实现高通量且无污染的CTC分析。

Hydro-Seq是一种高效捕获细胞的scRNA-seq技术平台,能够实现高通量的CTC分析。它能够将癌细胞与血细胞清晰分离,对癌细胞进行全面的遗传分析,并捕获患者体内癌细胞中的变异。

这篇题为“Hydro-Seq enables contamination-free high-throughput single-cell RNA-sequencing for circulating tumor cells”的论文于本周发表在《Nature Communications》杂志上。

快速发展的单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术帮助人们揭开复杂样本的细胞异质性。然而,癌症患者血液中的CTC是那么有限。通常,每10 mL血液中只有不到100个CTC,而红细胞和白细胞有几百万个甚至几亿个。这就给研究人员带来了难题。

密歇根大学电子工程和计算机科学系的Euisik Yoon教授表示:“我们的芯片可以捕获纯的循环肿瘤细胞,然后提取出遗传信息,而不会受到红细胞和白细胞的污染。”他也是本文的通讯作者。

Hydro-Seq技术一开始是根据细胞大小来分选,以去除血液样本中的血细胞。这一步之后,每个癌细胞大约伴随着95个血细胞。尽管这相对原始样本已是很大的进步,但对遗传分析而言污染情况还是有点严重。Hydro-Seq于是从这些残留的血细胞下手。

它的核心技术是一块带有通道和小室的芯片。将液体不断吸入小室,当癌细胞出现时,小室的一侧就会堵住。于是,另一侧的阀门开启,让血细胞通过。之后通过不断洗涤将其他的污染细胞都冲走,而只剩下癌细胞。

对于分离出的单个癌细胞,研究人员又用带有条形码的微珠捕获了其转录组。他们将微珠放入每个小室内,然后关闭小室,裂解细胞。这个过程释放出RNA,并使其带上条形码。之后,他们就可以单独分析每个细胞的转录组。

通过这种方法,研究人员从21名乳腺癌患者的血液中收集到666个癌细胞。遗传分析证实,即使是同一名患者,癌细胞的表现也大相径庭。此前的研究表明,癌症转移是由具有干细胞特征的癌细胞介导的。在这项研究中,他们捕获到的30-50%的癌细胞表现出类似干细胞的特征。

研究人员表示,有些技术是利用细胞表面的蛋白质来捕获癌细胞,它的纯度虽然不错,但无法捕获全部的癌细胞,往往会错过干细胞样的癌细胞。这类细胞的表型介于两种典型细胞之间,这就意味着它们不会表现出一致的蛋白标志物。

癌症治疗是一个不断变化的过程,因为药物会杀死某些细胞,而其他细胞要被迫做出改变。研究人员表示,他们计划在未来的药物试验中使用这种新设备,以追踪患者的疾病进展情况。(生物通 薄荷)

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