循環(huán)腫瘤細(xì)胞的磁分選俘獲技術(shù)

余坤，周永春

（昆明醫(yī)科大學(xué)，云南 昆明 650100）

綜述

循環(huán)腫瘤細(xì)胞的磁分選俘獲技術(shù)

余坤，周永春

（昆明醫(yī)科大學(xué)，云南 昆明 650100）

原發(fā)腫瘤或其轉(zhuǎn)移病灶經(jīng)被動(dòng)脫落（shedding）、上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）等方式逸入外周循環(huán)所形成的循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulating tumor cells, CTCs）和循環(huán)腫瘤微栓子（circulating tumour microemboli, CTM）與腫瘤的發(fā)生、早期轉(zhuǎn)移、病情進(jìn)展及預(yù)后休戚相關(guān)。業(yè)已證實(shí)，對(duì)CTCs進(jìn)行臨床檢測(cè)，掌握各類腫瘤實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，有助于腫瘤的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療及其療效、預(yù)后的評(píng)估，是罹患腫瘤患者實(shí)施個(gè)體化診療、精準(zhǔn)醫(yī)療的試金石。本文就該技術(shù)概況、研究進(jìn)展、利弊權(quán)衡和前景展望做粗淺綜述。

循環(huán)腫瘤細(xì)胞；磁分選俘獲技術(shù)；微栓子

臨床實(shí)踐中診斷過(guò)晚通常是疾病預(yù)后不良的主要因素，即便在兼具健全衛(wèi)生服務(wù)設(shè)施和完善衛(wèi)生系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)，晚期癌癥診出率始終居高不下，此時(shí)早已病入膏肓，治療不但要投入大量人力財(cái)力，而且預(yù)后不佳。循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulating tumor cells, CTCs）檢測(cè)作為癌癥診斷領(lǐng)域的前沿技術(shù)深入人心，更是被賦予極高的科研與臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 磁分選俘獲CTCs概況

自液體活檢被提出以來(lái)，CTCs研究領(lǐng)域松茂竹苞、日新月著，而CTCs的分離與富集是后續(xù)檢測(cè)和研究的基礎(chǔ)，是整個(gè)研究項(xiàng)目的重中之重。

對(duì)特異表達(dá)表面抗原的CTCs進(jìn)行陽(yáng)性分選所運(yùn)用的俘獲技術(shù)，因囿于上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition, EMT）效應(yīng)而降低了CTC分離率，陰性選擇應(yīng)時(shí)而生。現(xiàn)今，其為目前唯一被FDA批準(zhǔn)用于臨床分離富集CTCs的儀器[1]。

2 CTCs分選法在臨床樣品中的研究進(jìn)展

2.1 陽(yáng)性分選俘獲 CTCs的陽(yáng)性分選捕獲最為常見(jiàn)。該技術(shù)是將磁性顆粒加入含目的細(xì)胞的樣本中，將孵化至含目的細(xì)胞的順磁性復(fù)合物通過(guò)預(yù)設(shè)磁場(chǎng)即可分離，最后可經(jīng)漂洗、消磁、過(guò)夜等步驟，即可得高純度靶細(xì)胞，以便進(jìn)行下游鏡檢、基因分析、細(xì)胞培養(yǎng)等細(xì)胞及分子層面研究。

2007年P(guān)owell等[2]證實(shí)“MagSweeper”系統(tǒng)能高效分離捕獲活體CTCs，兩年后該團(tuán)隊(duì)又對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，結(jié)果捕獲了62%腫瘤細(xì)胞，純度達(dá)51%，通量9 mL/h。

Kim等[3]將磁材料嵌入微流道底部并與主流動(dòng)方向保持5.7°角，制成磁分選微流控芯片，對(duì)免疫納米磁珠修飾的乳腺癌SKBR-3細(xì)胞分離捕獲，在通量為5 mL/h時(shí)，俘獲率至90%，純度一度達(dá)到97%。

2.2 陰性分選俘獲 EMT作用介導(dǎo)的腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程可引起表面標(biāo)志物表達(dá)水平下降乃至喪失，癌細(xì)胞自身亞群不同等等，各種原因?qū)е碌腃TCs檢出率低、不易回收或在回收過(guò)程中細(xì)胞活性破壞。研究者們逆向思考，假想將這些風(fēng)險(xiǎn)與誤差轉(zhuǎn)移給非目的細(xì)胞，敏感性和效率或可大幅提升。

Sajay研究組[4]設(shè)計(jì)了一種分選平臺(tái)僅需兩步即可對(duì)CTCs進(jìn)行陰性分選。Lee等[5]研發(fā)了微混合/磁激活細(xì)胞分選（μ-MixMACS）裝備，該系統(tǒng)芯片包括兩個(gè)功能模塊，分別是由垂直平面橫向迪恩渦、水平平面擴(kuò)展渦旋組成的多渦旋混合模塊和由微流體室及產(chǎn)生四極磁場(chǎng)的兩個(gè)磁體陣列盒組成的磁力細(xì)胞分選模塊構(gòu)成。

3 小結(jié)與展望

功能化磁珠與高效磁選機(jī)的發(fā)展為免疫磁珠發(fā)現(xiàn)、分離、俘獲CTCs帶來(lái)了更高的效益，極大程度上為臨床及科研工作者深入了解腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的相關(guān)機(jī)制，改進(jìn)診療手段技術(shù)，有望成為精準(zhǔn)醫(yī)療風(fēng)向標(biāo)。

總之，隨著這一研究領(lǐng)域的不斷發(fā)展，一系列難題與技術(shù)瓶頸的攻破，磁俘獲系統(tǒng)有望成為精準(zhǔn)醫(yī)療這艘世紀(jì)巨輪上的一面旗幟。

[1]Casavant BP, Kosoff D, Lang JM. Directing circulating tumor cell technologies into clinical practice [M]. 2016.

[2]Jackson JM, Witek MA, Soper SA. Sinusoidal microchannels with high aspect ratios for CTC selection and analysis [M]. 2016.

[3]Kuwata T, Yoneda K, Kobayashi K,et al. Circulating tumor cells as an indicator of postoperative lung cancer:a case report [J]. Am J Case Reports, 2016(17): 663-665.

[4]Sajay BN, Chang CP, Ahmad H,et al. Microfluidic platform for negative enrichment of circulating tumor cells [J]. Biomed Microdevices, 2014, 16(4): 537-548.

[5]Lee TY, Hyun KA, Kim SI,et al. An integrated microfluidic chip for one-step isolation of circulating tumor cells [J]. Sensors and Actuators B: Chemical,2017(238): 1144-1150.

國(guó)家自然科學(xué)基金（No.81460441）