循環腫瘤細胞的磁分選俘獲技術

余坤，周永春

（昆明醫科大學，云南 昆明 650100）

綜述

循環腫瘤細胞的磁分選俘獲技術

余坤，周永春

（昆明醫科大學，云南 昆明 650100）

原發腫瘤或其轉移病灶經被動脫落（shedding）、上皮細胞-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）等方式逸入外周循環所形成的循環腫瘤細胞（circulating tumor cells, CTCs）和循環腫瘤微栓子（circulating tumour microemboli, CTM）與腫瘤的發生、早期轉移、病情進展及預后休戚相關。業已證實，對CTCs進行臨床檢測，掌握各類腫瘤實時動態，有助于腫瘤的早發現、早診斷、早治療及其療效、預后的評估，是罹患腫瘤患者實施個體化診療、精準醫療的試金石。本文就該技術概況、研究進展、利弊權衡和前景展望做粗淺綜述。

循環腫瘤細胞；磁分選俘獲技術；微栓子

臨床實踐中診斷過晚通常是疾病預后不良的主要因素，即便在兼具健全衛生服務設施和完善衛生系統的機構，晚期癌癥診出率始終居高不下，此時早已病入膏肓，治療不但要投入大量人力財力，而且預后不佳。循環腫瘤細胞（circulating tumor cells, CTCs）檢測作為癌癥診斷領域的前沿技術深入人心，更是被賦予極高的科研與臨床應用價值。

1 磁分選俘獲CTCs概況

自液體活檢被提出以來，CTCs研究領域松茂竹苞、日新月著，而CTCs的分離與富集是后續檢測和研究的基礎，是整個研究項目的重中之重。

對特異表達表面抗原的CTCs進行陽性分選所運用的俘獲技術，因囿于上皮細胞-間充質轉化（epithelialmesenchymal transition, EMT）效應而降低了CTC分離率，陰性選擇應時而生。現今，其為目前唯一被FDA批準用于臨床分離富集CTCs的儀器[1]。

2 CTCs分選法在臨床樣品中的研究進展

2.1 陽性分選俘獲 CTCs的陽性分選捕獲最為常見。該技術是將磁性顆粒加入含目的細胞的樣本中，將孵化至含目的細胞的順磁性復合物通過預設磁場即可分離，最后可經漂洗、消磁、過夜等步驟，即可得高純度靶細胞，以便進行下游鏡檢、基因分析、細胞培養等細胞及分子層面研究。

2007年Powell等[2]證實“MagSweeper”系統能高效分離捕獲活體CTCs，兩年后該團隊又對系統進行升級，結果捕獲了62%腫瘤細胞，純度達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方向保持5.7°角，制成磁分選微流控芯片，對免疫納米磁珠修飾的乳腺癌SKBR-3細胞分離捕獲，在通量為5 mL/h時，俘獲率至90%，純度一度達到97%。

2.2 陰性分選俘獲 EMT作用介導的腫瘤轉移過程可引起表面標志物表達水平下降乃至喪失，癌細胞自身亞群不同等等，各種原因導致的CTCs檢出率低、不易回收或在回收過程中細胞活性破壞。研究者們逆向思考，假想將這些風險與誤差轉移給非目的細胞，敏感性和效率或可大幅提升。

Sajay研究組[4]設計了一種分選平臺僅需兩步即可對CTCs進行陰性分選。Lee等[5]研發了微混合/磁激活細胞分選（μ-MixMACS）裝備，該系統芯片包括兩個功能模塊，分別是由垂直平面橫向迪恩渦、水平平面擴展渦旋組成的多渦旋混合模塊和由微流體室及產生四極磁場的兩個磁體陣列盒組成的磁力細胞分選模塊構成。

3 小結與展望

功能化磁珠與高效磁選機的發展為免疫磁珠發現、分離、俘獲CTCs帶來了更高的效益，極大程度上為臨床及科研工作者深入了解腫瘤復發轉移的相關機制，改進診療手段技術，有望成為精準醫療風向標。

總之，隨著這一研究領域的不斷發展，一系列難題與技術瓶頸的攻破，磁俘獲系統有望成為精準醫療這艘世紀巨輪上的一面旗幟。

[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.

國家自然科學基金（No.81460441）