作為液體活檢的重要標志物之一,循環腫瘤細胞(CTCs)在外周血中的含量可以用來輔佐判別患者的癌癥病發狀況。除此以外,CTCs關于腫瘤細胞搬運行為等基礎研討也具有非常重要的含義。然而人體血液中的CTCs含量*其稀疏,一般僅有0~10個/mL,與之相對,紅細胞、白細胞和血小板的含量則別離達到5×109個/mL、4×106個/mL和3×108個/mL,而且腫瘤細胞在搬運過程中可以經過上皮-間質轉化(EMT)和間質-上皮轉化(MET)來不斷地改動自身的特征。正是由于其稀缺性和異質性,以及血液中復雜基質的攪擾,CTCs的精準檢測成為巨大的難題。

　　由于常規的光學剖析手法在檢出限和靈敏度上均難以達到直接檢測的要求,因而一般在進行外周血中CTCs的檢測之前,要經過一些樣品前處理辦法來完成其別離和富集。常選用的樣品前處理辦法可以分為物理法和化學法,物理法首要根據細胞在物理特征上的差異來進行別離,例如膜過濾別離和密度梯度離心,就是別離根據細胞的巨細和密度來完結挑選。化學規律首要依托生物大分子的特異性識別效果,例如抗原抗體相互效果,核酸適配體與靶標的選擇性結合。

　　上述樣品前處理辦法雖然可以在不同程度上完成CTCs的別離富集,但也存在著必定的缺點。由于這些辦法都對錯連續性的,在吸附、洗脫和搬運的過程中難免會形成細胞的丟掉,加之CTCs自身的稀缺性,很容易導致假陰性成果的發生。運用微流控芯片功用集成的特色則可以很好地處理這一問題,CTCs的捕獲、釋放、計數及檢測等操作均可在芯片上完結,連續的自動化處理可以有用削減人為誤差的攪擾。此外,微流控芯片所需求的進樣量非常小,可以大大削減寶貴樣品和試劑的消耗,降低檢測成本。并且在微標準下表面力的效果會顯著放大,可以有用進步物質混合和反響的功率,完成快速高效的別離剖析。因而,近年來多項研討測驗運用微流控芯片平臺展開CTCs別離檢測作業,取得了杰出的效果。本文對微流控芯片技能用于CTCs別離檢測的相關研討進展進行了總述,將選用的別離辦法首要分為物理挑選和生物親和兩大類,同時包括正向富集和反向富集兩種戰略。此外,關于近期開展的芯片原位檢測CTCs新辦法也進行了介紹。

　　1、CTCs別離芯片研討進展

　　作為商品化較為成功的CTCs別離檢測體系,強生公司的CellSearch產品選用的是根據上皮細胞黏附分子(EpCAM)抗體特異性識別腫瘤細胞的辦法,相似的辦法在CTCs別離芯片中也被廣泛運用,可以視作運用生物親和效果進行CTCs別離富集的代表。

　　另一方面,根據細胞在物理性質方面的差異,無須生物標志物的條件下即可完成CTCs的挑選,其中有無外力介入的被動別離辦法,例如運用微標準下流體力學中的慣性效應和黏彈性效應來進行篩分。

　　也有外加物理場的主動別離辦法,比如介電泳、表面聲波和光鑷技能等。除了直接對CTCs進行特異性識別完成正向富集外,也可以經過選擇性結合比如白細胞等攪擾,再將其排除,從而達到反向富集的效果。

　　2、、芯片原位CTCs檢測

　　關于CTCs的檢測,一般采納先進行細胞染色,再用熒光顯微鏡觀察的辦法,但該辦法在靈敏度上有待進步,且重現性較差,需求手動操作和人工計數。

　　此外,以熒光光譜為代表,一些常見的光譜檢測手法也被廣泛使用在芯片上CTCs的檢測中。

　　除了光學剖析辦法外,研討人員經過運用傳感元件完成了CTCs芯片檢測成果的數字化直讀或可視化剖析。

　　3、總結與展望

　　本文對CTCs別離微流控芯片的技能原理、別離戰略和研討進展進行了總述。其技能原理首要分為物理挑選和生物親和兩大類,別離戰略分為正向富集和反向富集兩個方向。同時,介紹了CTCs芯片原位檢測的首要技能辦法和優化戰略。隨著微流控芯片技能的快速開展,其微標準流體操控、微結構加工和集成傳感檢測能力得到*大提升,進一步推動了CTCs別離微流控芯片技能的開展。多項研討顯現,以微流控芯片為平臺來別離檢測外周血中的CTCs,可以充分發揮芯片自身微量、高效、易于自動化和集成化的優勢,*終完成對臨床血液中CTCs的快速精準剖析,在腫瘤前期診斷、復發與搬運監測以及抗腫瘤藥物點評等多個范疇具有重要的使用空間。

　　現階段,CTCs芯片在挑選精度和挑選功率方面仍存在較大的提升空間。針對這一挑戰,由于精準與高效二者難以兼得,未來的芯片規劃應該更專注于單個目標的完成。一方面,針對基礎研討,應當注重于進步CTCs挑選的細胞純度及細胞活性。可以先運用慣性效應對血液進行粗別離,篩分出尺度較大的白細胞和CTCs。再選用液滴分選的辦法,經過免疫磁性別離完成CTCs的準確挑選。液滴分選技能可以達到單細胞剖析的精度,運用液滴分選進行腫瘤細胞挑選也已有文獻報導。另一方面,針對臨床檢測范疇,研討重點則在于完成臨床樣本的高通量剖析。可以選用電剖析辦法,根據不同品種細胞的比膜電容和細胞質電導率差異來設置恰當的閾值,對流經檢測窗口的CTCs完成快速剖析。此外,微流控芯片技能屬于多學科交叉范疇,CTCs芯片的開展同時也獲益于微機電體系(MEMS)、資料學、流體力學和生物醫學等研討范疇的技能打破。隨著相關范疇研討技能的開展,CTCs芯片未來有望成為腫瘤基礎研討和癌癥前期臨床診斷的重要平臺。