癌细胞的高通量电学表征可以无创进行！

有效地监测癌细胞可以帮助医生进行治疗和管理，从而降低癌症相关的死亡率。非侵入性技术能否为改善监测、降低癌症死亡率铺平道路?

有效地监测癌细胞可以帮助医生进行治疗和管理，从而降低癌症相关的死亡率。非侵入性技术能否为改进监测以降低癌症死亡率铺平道路?无创测量癌细胞电学特性的诊断平台为早期检测癌症耐药性和转移提供了希望。

研究表明，从细胞介电常数和电导率数据可以了解癌症类型及其耐药状况。事实上，对能够快速测量细胞电学特性的分析方法的需求正在增加。

电旋转(ROT)提供了一种这样的途径，通过从细胞在电场中的运动推断介电常数和电导率来捕捉细胞特性。这允许通过在调制电场下分析其频率相关的旋转运动来表征细胞类型和状态。

然而，也有局限性。挑战在于细胞的捕获、测量和替换非常麻烦，并且降低了ROT平台的吞吐量，其中吞吐量指的是给定技术在任何给定时间可以分析的细胞数量。

最近，东京科技大学(TUS)的研究人员开发了一种连续流ROT (cROT)来解决传统ROT的缺点。新平台利用微流体连续测量细胞动力学，同时捕获细胞，在一个设备上收集测量结果。该小组的研究结果最近发表在《Lab on a Chip》上。

“我发现癌细胞对电场的反应截然不同，尽管它们看起来很相似。这意味着一定程度的个性，使用ROT识别差异的想法引起了我的兴趣，”美国理工大学机械工程系教授、该项目的首席研究员Masahiro Motosuke博士解释说。“然而，使用ROT收集准确的数据需要精确地放置和移除单个细胞，我想使分析许多细胞的过程更容易。”

研究人员用重新设计的交叉电极制造了这种新设备，这种电极可以诱导细胞旋转，并为细胞传递提供了一个微通道。电极的几何形状增加了可以分析的细胞数量，并减少了在收集测量数据时更换细胞所需的时间。

施加在微通道内的电场可以分析连续流动的细胞的旋转行为。总之，这些改进提高了自动化系统的吞吐量。研究小组通过从HeLa细胞(一种研究中常用的人类细胞系)获得细胞膜介电常数和细胞质电导率来验证该系统的准确性。

Motosuke教授谈到该报告最重要的发现时说:“使用cROT技术，我们将测量吞吐量显著提高到每小时2700个细胞。此外，该设备不需要精确的细胞操作，并且在处理细胞电数据时利用了快速图像处理的优势，”他进一步补充道。新系统的其他优点是自动化程度高，安装或拆卸方便。

与传统的ROT平台相比，cROT设备确实在吞吐量方面有了显著的提高。传统的ROT技术通常每小时处理10到20个细胞，而cROT系统每小时可达到2,700个细胞的吞吐量，这是其100多倍。此外，cROT系统显著减少了细胞更换所需的时间。

Motosuke教授展望了该团队开发的cROT系统的美好未来。“通过我们的cROT技术，我们已经解锁了深入研究单细胞动力学微妙复杂性的能力，包括细胞生理学、细胞膜状态和细胞内离子浓度等方面，”他说。

他预计，这种尖端方法提供的快速和准确的分析将成为癌症药物开发、诊断和新型细胞治疗领域实质性进步的催化剂。这项突破性的技术为肿瘤行业的主要参与者打开了合作和采用的大门，可能会彻底改变我们对抗癌症的方式。

由东京理科大学提供