由大連醫科大學牽頭,與中國科學院深圳先進技術研究院等多家組織合作,在國家科技計畫支持下,歷經三年研發,成功構建了具有自主知識產權的迴圈腫瘤細胞(circulating tumor cell,CTC)捕獲及單細胞分析樣機,顯示出較好的應用前景。
CTC是存在於患者外周血中的各類腫瘤細胞的統稱,對其進行捕獲及分選有助於腫瘤轉移風險的預測和判斷,可提供治療反應及預後等重要疾病資訊,還可以進一步從單細胞水准進行基因測序等分析,指導個性化用藥,實現腫瘤精准治療。與組織活檢不同,CTC檢測作為液體活檢的主要成分,僅需抽取幾毫升外周靜脈血,具有無創、便捷,可反復操作等優點。然而由於CTC數量稀少並具有異質性,現時CTC捕獲和分選在科技上存在巨大挑戰,成為制約其應用於臨床的主要瓶頸。微流控晶片科技具有可精確操縱目標細胞、檢測精度高、成本低廉等突出優點在諸多科技中異軍突起,正在成為CTC高效檢測的關鍵技術之一。
該團隊應用微流控晶片科技,構建了三款各具功能的CTC捕獲裝置和一款單細胞檢測裝置(見下圖)。分別為“確定性側向位移(Deterministiclateral displacement,DLD)單一晶片捕獲裝置”、“DLD晶片和磁場負性分選晶片一體化的聯合捕獲裝置”和“CTC捕獲及原位鑒定聯合裝置”。其中DLD單一晶片捕獲裝置利用確定性側向位移陣列原理將CTC和血細胞分離,分選效率達95.26%以上,白細胞去除率也可達到96.5%以上。為了提高CTC分選純度,最大程度排除白細胞的干擾,將DLD晶片和磁場負性分選晶片相結合構建了一體化的聯合捕獲裝置,其分選效能在DLD晶片分選的基礎上再次去除80%的白細胞。CTC捕獲及原位鑒定聯合裝置將CTC的捕獲識別和螢光免疫染色鑒定在單一的柵欄結構晶片內序貫完成,實現了富集、捕獲和鑒定分析一體化。
與國際公認的CTC捕獲裝置Cellsearch分選系統相比,它們不僅擁有出色的檢測效率,更具有所需血液量少、成本低、時間短等優勢。已經通過大連醫科大學附屬第二醫院、北京大學人民醫院等多家臨床組織應用,證實該裝置捕獲效率達95%以上。
研發的“單細胞檢測裝置”,通過對單個細胞阻抗脈衝訊號的識別,實現了CTC在微流控晶片封閉系統內的高效、無污染的單細胞分選,為進一步進行單細胞分析提供了保證。經肺癌細胞的測試,該裝置可以完成單個細胞的精確分選和分析。
現時,該套樣機相關核心技術已經申請專利22項,其中發明專利14項,獲批准授權7項。