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微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上, 自动完成分析全过程。微流控技术可在微米结构中操控纳升至皮升体积液流,是近年来迅速崛起的集生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。基于微流控芯片的CTCs分离技术通过在芯片通道内部修饰可识别的细胞表面抗原的抗体或核酸适配体,当通入含CTCs的样本时,CTCs与通道表面捕获试剂结合,实现特异性分离。该方法所需样品量小,无需对血液样品进行前处理,且流动的流体环境有利于去除非特异性吸附的其它细胞,从而提高分离纯度。Dharmasiri等[9]采用包被了EpCAM抗体和抗-PSMA核酸适配体的芯片从血液样本中分离了不同的CTCs,其捕获率大于90%,纯度达到100%,如将芯片通道中的平的捕获表面用抗体修饰的纳米结构表面替代,CTCs捕获率甚至可以提高到95%。微流控芯片是一个集样品制备、反应、分离、检测等功能于一体的小型分析实验平台。最早用于制作微流控芯片的材料主要是石英、玻璃及单晶硅片,随着技术的进步,一系列有机聚合物如聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate,PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)等材料已发展成为芯片制作的常用材料。目前根据微流控技术使用的原材料可分为基于硅材料的微流控芯片、基于PDMS/玻璃的微流控芯片、基于热聚膜的微流控技术(如PMMA)、基于微流控芯片平台的磁分离技术、基于微流控芯片平台的微纳米基质分离技术等[7]。
除微流控芯片技术外,微流控技术(Microfluidics)还在其它循环肿瘤细胞分选富集方法中,取得了迅速发展。在微流控器件中从血液样品注入到循环肿瘤细胞分选可以实现连续的过程,极大地简化了操作程序,并可减少目标细胞的损失。黄笛等根据作用方式将微流控分选富集技术分为被动分选和主动分选两大类:被动分选技术包括微结构过滤、场流及水力分选、确定性侧向偏移、惯性分选、仿生分选、亲和性分选等方法,一般具有通量高、不需要额外施加作用立场的优点;主动分选技术包括介电泳分选、磁分选、声分选、光分选等方法,一般具有分选精度高的优点[10]。
2 循环肿瘤细胞检测技术
经过上述方法分选富集的CTCs需要进一步分析鉴定,选用特异性的检测技术或方法对CTCs及其分子进行确认是循环肿瘤细胞检测的重要步骤。常用的鉴定检测技术包括免疫细胞化学技术(Immunocytochemistry,ICC)、逆转录聚合酶链反应(RTPCR)、荧光原位杂交技术(Fluorescence In Situ Hybridization,FISH)和流式细胞术(Flow Cytometry,FCM)等。
2.1 免疫细胞化学技术(Immunocytochemistry,ICC)
是以显色剂标记的特异性抗体在组织细胞原位通过抗原抗体反应和细胞化学呈色反应,对相应抗原进行定位、定性和定量的技术。目前选择的循环肿瘤细胞的相关抗原包括EpCAM、上皮角质蛋白(CKs)、上皮细胞膜特异性抗原、肿瘤相关糖蛋白(TAG)或特异性标志物(如HER2、抗乳球蛋白等)。其优点在于肿瘤细胞膜未被破坏,可以进行后续研究,但此法敏感性低、检测繁琐、易误诊。近年来研发出的光纤阵列扫描仪(Fiber scanning technology,FAST)、激光扫描细胞计量仪(Laserscanning cytometry,LSC)、自动细胞显像系统(antomated cellular imaging system,ACIS)等,使检测系统有了很好的协同性,能完成高速扫描、准确定位免疫荧光标记的肿瘤细胞,有效提高了扫描荧光染色细胞的有效率和敏感性[11]。虽然如此,肿瘤细胞表面抗原表达的不均一性,在一定程度上降低了检测的敏感性。
2.2 逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)
反转录聚合酶链反应检测CTCs是基于组织或肿瘤特异性mRNA的表达或某些基因改变后DNA水平的异常, 这些mRNA不表达于正常外周血细胞,所以在外周血中检测到特异mRNA可以间接提示CTCs的存在。RT-PCR检测CTCs是在PCR基础上扩增由肿瘤特异性mRNA序列逆转录的DNA片段,从而识别组织或肿瘤特异性mRNA的表达或某些基因改变后RNA水平的异常。这些mRNA几乎不表达于正常外周血细胞,所以在外周血中检测到特异mRNA可以间接提示CTCs的存在。目前,RT-PCR的灵敏度已经很高,在晚期癌症患者的外周血中,
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