癌细胞分离技术

循环肿瘤细胞检测：新技术适用更多类型癌症
在癌症诊断与治疗中，医生通常是利用活组织检查来进行确诊并跟踪治疗效果。

这种方法不仅会给患者带来创伤，而且价格昂贵。

诊断癌症更好的方法是能够对游离在血液中的肿瘤细胞进行检测，也就是循环肿瘤细胞（CTC，circulating tumor cell）检测。

CTC是存在于癌症患者血液循环系统中的游离癌细胞，被认为是癌症转移的一个重要因素。

CTC在血液循环系统中的含量极少，一般在1ml血液中只有几个，晚期患者的CTC数量会增加。

CTC对癌症转移的重要影响引发越来越多研究者以及商业公司的研究兴趣。

CTC的分离检测技术有密度梯度离心法、基于肿瘤体积大小的分离法、芯片法，以及免疫磁珠法。

目前应用最广的是免疫磁珠法。

基于免疫磁珠技术的CTC检测
免疫磁珠法的原理是：
作为载体的磁珠表面
连接抗体，抗体可以特
异地与肿瘤细胞结合。

同时磁珠又具有超顺
磁性，将其放入磁场中
即可分离与其结合的
细胞。

基于此原理发展
起来的CellSearch是
一种半自动化
的CTC检测仪器，已经获得美国FDA的批准，用作晚期乳腺癌、结肠直肠癌以及前列腺癌的预后。

CellSearch是强生公司的子公司—Veridex公司研发，其基本的工作流程如下：
● 磁性分离循环肿瘤细胞。

取7.5ml血样样品于特定样品管中，离心分离得到血液中固态成分，然后置于CellTracks® AutoPrep® System（NatureGene公司开发的一种循环肿瘤细胞检测设备）中。

利用结合有可靶定上皮细胞黏附分子的抗体的流体磁性纳米颗粒，即可将CTC 与血液中的其他细胞分离开。

● 区分CTC。

利用细胞角蛋白（一种常见的肿瘤免疫组织化学标记物）单克隆抗体标记CTC。

● 鉴定白血球污染。

利用一种单克隆抗体鉴定CD45（白血球的生物标志物），从而鉴别出样品中可能含有的白血球
● 细胞核染色。

利用一种DNA染色剂DAPI对CTC及白血球的细胞核进行染色。

● 细胞分析准备。

将所有细胞置于一个磁场中，利用磁力将细胞拉向一端。

● 识别并计数CTC。

将CTC置于CellTracks Analyzer II®上进行扫描。

系统将含细胞角蛋白阳性及DAPI着色的细胞——即疑似肿瘤细胞呈现出来。

现有CTC检测技术的局限
目前发展最为成熟的CTC检测技术仍然存在自身的局限性，如现有的基于免疫磁珠的CTC 检测技术，现有的类似设备均是基于肿瘤细胞表面的特异生物标记物而将肿瘤细胞从血液样本中分离出来，在检测前必须先了解待测癌细胞的分子特征，设计出携带针对性抗体的免疫磁珠。

这种方法不能通用于所有的癌症，对于不了解的癌细胞、或者不携带通用抗原的癌细胞，基于癌细胞抗原特征的免疫磁珠技术则无法发挥作用。

新技术反其道而行之
麻省总医院生物微电子机械系统资源中心（BioMicroElectroMechanical Systems Resource Center）主任Mehmet Toner和同事报告称，他们最新研制的芯片—CTC-iChip克服了这种局限性，能够对血液中的循环肿瘤细胞进行分离，且适用于各种类型的癌症。

CTC-iChip的工作原理：CTC-iChip同样基于免疫磁珠技术，但其目标不是以往技术中的癌细胞本身，而是血液中的免疫细胞。

CTC-iChip首先利用覆盖有可识别免疫细胞表面蛋白的磁珠对白细胞进行标记，血液样本然后流经微流体腔室，根据体积大小将红细胞、血浆以及剩余的磁珠进行洗脱，剩余物随后通过磁场将结合磁珠的白细胞弃去，留下CTC。

专家评价
Mehmet Toner 博士表示，―在过去，我们将关注点放在那些我们了解很少的肿瘤细胞上，‖Toner说。

―而现在，我们将我们了解的血细胞全部分离弃去。

‖
加州Fluidigm公司（从事生物医学研究用微流体设备的声场）的CEO Gajus Worthington表示，这种新型的细胞分拣设备与以前的技术相比，其优势在于成功地整合了多种技术，如基于体积的分离技术及磁标记分离技术，这些技术本身在行业用均已有应用。

新的设备―实质上是在现有微流体设备上更进了一步。

‖美国斯克利普斯研究院（Scripps Research Institute）的循环肿瘤细胞研究者Peter Kuhn评论称。

这种新设备将目前已有的细胞分拣中的微流体技术与一种设备相结合，从而能够更快速地将肿瘤细胞从血样中分离出来，且无需事先了解这些肿瘤细胞的分子特征。

这一技术在临床上的用处是显而易见的。

早期的CTC检测让医生可以开展抗转移治疗，从而可以减缓甚至组织癌症的致命攻击。

参考文献
Inertial Focusing for Tumor Antigen–Dependent and –Independent Sorting of Rare Circulating Tumor Cells
文献检索：Mehmet Toner et al.
Circulating tumor cells (CTCs) are shed into the bloodstream from primary and metastatic tumor deposits. Their isolation and analysis hold great promise for the early detection of invasive cancer
and the management of advanced disease, but technological hurdles have limited their broad clinical utility. We describe an inertial focusing–enhanced microfluidic CTC capture platform, termed ―CTC-iChip,‖ that is capable of sorting rare CTCs from whole blood at 107 cells/s. Most importantly, the iChip is capable of isolating CTCs using strategies that are either dependent or independent of tumor membrane epitopes, and thus applicable to virtually all cancers. We specifically demonstrate the use of the iChip in an expanded set of both epithelial and nonepithelial cancers including lung, prostate, pancreas, breast, and melanoma. The sorting of CTCs as unfixed cells in solution allows for the application of high-quality clinically standardized morphological and immunohistochemical analyses, as well as RNA-based single-cell molecular characterization. The combination of an unbiased, broadly applicable, high-throughput, and automatable rare cell sorting technology with generally accepted molecular assays and cytology standards will enable the integration of CTC-based diagnostics into the clinical management of cancer.。