循环肿瘤细胞检测的现状及发展
循环肿瘤细胞检测技术的现状和前景

循环肿瘤细胞检测技术的现状和前景造血肿瘤细胞播散是癌症进展的关键步骤。
固体上皮肿瘤(例如乳腺癌、前列腺癌、肺癌和结肠癌)患者的外周血循环肿瘤细胞(CTC)检测具有远大的前景。
对CTC的分子特性的了解在技术上目前仍具有挑战。
CTC特性的鉴别需要灵敏度和特异性极高的分析方法,这些方法通常会结合复杂的富集技术和检测程序。
CTC的浓度非常低,在数以百万计的正常血细胞背景中存在一个肿瘤细胞。
由于CTC上皮—间叶细胞的可塑性,所以现有CTC试验中使用上皮标志物很难将其检测出来。
在本篇文章中,我们总结了当前用于富集和检测CTC的方法并讨论了在改善临床癌症患者管理的环境中CTC分析的前景和关键挑战。
简介癌症患者外周血CTC检测具有远大前景但仍具有技术上的挑战。
在过去的几年中,人们对CTC领域的兴趣显著增加并快速开发了许多新技术来鉴别CTC。
CTC的浓度非常低,在数以百万计的正常血细胞背景中存在一个肿瘤细胞。
CTC的鉴别和特性分析因此需要灵敏度和特异性极高的分析方法。
这些方法通常会结合富集和检测程序。
由于罕见事件的检测总是受到泊松统计学的阻碍,因此最好用大血量(至少7.5mL或更多)分析,具有CTC负荷小的早期癌症患者人群尤其需要大血量分析。
CTC研究的目标包括(i)癌细胞转移性复发或进展风险的评估(即:预后信息);(ii)疗法的分层和实时监测;(iii)治疗靶点和耐药性机制的鉴别;(iv)癌症患者癌细胞转移发展的理解。
这篇文章侧重于当前CTC监测和特性分析方法学的挑战和前景,可能有助于癌症患者个性化靶向治疗的改进。
CTC的富集CTC富集包括大范围基于不同CTC特性的技术,这些技术必须能将其从正常造血细胞中区分出来:(i)物理特性(例如:大小、密度、电荷和可变形性);(ii)生物特性(例如表面蛋白表达和侵润能力)(图1)。
物理特性能让区分工作在不使用标记的条件下进行(i)密度梯度离心(Ficoll OncoQuickTM),已知一定数量的CTC会在系统中丢失;(ii)通过特殊过滤器过滤,ISET(根据上皮肿瘤细胞的大小来分离)或一种新型三维微型过滤器,会丢失小的CTC,过滤器孔会保存大的造血细胞;(iii)新型通用无标记生物芯片,该方法利用癌细胞与血细胞在大小(更大)和可变形性(更硬)上的独特差异;(iv)结合多孔流分离(MOFF)和介电泳(DEP)细胞分离技术的微流体设备;(v)介电泳场流分离(DEP-FFF)设备,根据大小和膜特性的不同导致对DEP的反应不同进行活CTC分离。
循环肿瘤细胞的检测与临床意义研究

循环肿瘤细胞的检测与临床意义研究循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells, CTCs)是指癌细胞从原发病灶进入血液系统并在体内进行迁移、入侵和转移的一种细胞类型。
自从CTCs被发现,它们便在癌症的早期诊断、治疗监测以及肿瘤学研究中引起了广泛的关注。
本文将从CTCs的检测方法、临床意义以及chip技术在CTCs检测中的应用等方面展开讨论。
一、CTCs的检测方法1.免疫细胞荧光检测法免疫细胞荧光检测法是一种重要的CTCs检测技术。
该技术基于免疫细胞荧光染色的原理,通过提取患者的外周血,将癌细胞保留下来,然后通过光学显微镜对其进行观察。
2.微流控芯片技术微流控芯片技术是一种利用微型芯片的微小流动空间来捕获、分离和检测CTCs的技术。
其优点是操作简单、成本低、检测速度快,因此现在已经成为了许多实验室中常用的CTCs检测技术。
二、CTCs的临床意义1.早期诊断CTCs是肿瘤转移的重要标志。
通过检测CTCs的数量和类型,可以帮助医生早期发现肿瘤的转移和复发,从而及时进行治疗和干预。
然而,CTCs的检测成本较高,还需要进一步开发更加敏感的方法和技术。
2.治疗监测在治疗过程中,CTCs的数量和类型可以反映肿瘤的治疗反应和疾病进展情况。
因此,CTCs的检测成为了评估治疗效果的一种重要方式。
三、chip技术在CTCs检测中的应用chip技术是一种基于微型芯片的生物技术手段,可以对细胞进行高通量的分离和检测。
在CTCs检测中,chip技术具有以下应用优势:1.高通量检测chip技术可以同时检测成千上万个细胞,大大提高了检测的效率和准确率。
2.精准分离chip技术可以根据细胞的特性和表面蛋白,选择性地分离和捕获CTCs,避免了非特异性捕获和误报。
3.多参数检测chip技术可以同时检测多个细胞特征,包括细胞形态、表面标记和基因表达等,从而对CTCs的分类和鉴定更加准确。
总之,CTCs的检测技术及其应用已成为肿瘤学研究和临床实践中的热点。
体内CTC的生应用现状和前景

体内CTC的生应用现状和前景随着现代医疗技术的不断发展,癌症已经成为了严重的全球性健康问题。
一旦癌细胞在人体内演变成了肿瘤,治愈难度就会大大增加。
因此,癌症早期筛查和诊断变得愈加重要。
近年来,一种新的技术——体内循环肿瘤细胞(CTC)检测技术,引发了医学界极大的兴趣。
本文将介绍CTC检测技术的生应用现状和前景。
CTC是指那些已经脱离原肿瘤病灶,进入体内循环系统的癌细胞。
通过分离、检测这些细胞,我们可以获得许多关于癌症病情的有价值的信息。
CTC检测技术近年来发展迅速,现已成为癌症早期筛查和诊断的重要工具。
CTC检测技术是一项非侵入性技术,它可以从患者体内的血液中分离出单个或少量肿瘤细胞,对其进行检验分析,从而为癌症早期筛查、治疗方案的选择和监控提供有力依据。
目前,CTC检测技术广泛应用于多种癌症检测和治疗方案的选择。
CTC检测技术已经被用于肺癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、结直肠癌、卵巢癌、头颈部癌、膀胱癌、胃癌、肾癌等多种癌症检测。
其中,乳腺癌是CTC检测技术的“主战场”,通常通过CTC检测来判断乳腺癌病人的预后和治疗效果。
CTC检测技术的生应用前景广阔。
它可以用于监测癌症患者的治疗反应和病情进展,帮助医生制定更好的治疗方案。
同时,它还可以用于癌症的早期筛查和预防,帮助更多的人早期发现和治疗癌症。
对于一些高风险人群,如病史家族史明显的人群,CTC 检测技术可以更早地发现患者体内的肿瘤细胞,提高治愈率,降低癌症死亡率。
然而,CTC检测技术仍存在一些问题需要解决。
首先,目前CTC检测技术的准确度仍然需要提高。
其次,由于肿瘤细胞数量极少,就算成功分离出这些细胞,也需要进行进一步分析来确定其病理学及分子生物学特征。
第三,癌细胞的生物特性是非常复杂的,所以如何更好地处理和分析肿瘤细胞的异质性也是需要解决的问题。
总之,CTC检测技术是一项很有前景的检测技术,在癌症早期诊断、治疗方案制定及监控等方面具有重要的应用价值。
循环肿瘤细胞检测在乳腺癌患者中的应用研究进展

循环肿瘤细胞检测在乳腺癌患者中的应用研究进展1. 引言1.1 乳腺癌患者中循环肿瘤细胞检测的重要性与传统的组织活检相比,循环肿瘤细胞检测具有更高的敏感性和特异性,能够在患者体内实时监测病情变化,为临床医生提供更为全面的信息支持。
通过检测循环肿瘤细胞的数量和特征,可以评估疾病的进展程度、预测患者的生存率,为后续治疗方案的选择提供重要参考依据。
乳腺癌患者中循环肿瘤细胞检测的重要性不容忽视,它为个体化治疗、减少复发率、提高生存率提供了重要的支持和保障。
随着检测技术的不断进步和完善,循环肿瘤细胞检测在乳腺癌患者中的应用前景将更加广阔。
1.2 循环肿瘤细胞检测技术的发展历程循环肿瘤细胞检测技术的发展历程始于1999年,当时美国约翰·霍普金斯大学的F. A. Allard等人首次报道了利用免疫磁珠(immunomagnetic beads)结合免疫荧光细胞分离技术(immunofluorescence cell sorting)进行循环肿瘤细胞检测的方法,为后续研究奠定了技术基础。
随后,随着单细胞分析技术的发展,流式细胞术(flow cytometry)和PCR等技术被引入循环肿瘤细胞检测中,使得对肿瘤细胞的检测更为精准和可靠。
在接下来的几年里,随着技术的不断进步和完善,一系列自动化检测系统和精准定量方法相继问世,如Circulating Tumor Cell Chip、EPISPOT、CellSearch等,大大提高了循环肿瘤细胞检测的灵敏度和准确性。
新一代高通量测序技术的引入也为循环肿瘤细胞的分析提供了更多可能,使得其在乳腺癌患者中的应用研究有了更深入的发展。
循环肿瘤细胞检测技术经过多年的发展与进步,已经成为乳腺癌患者管理中不可或缺的重要手段,为临床诊断、治疗和预后评估提供了重要依据。
随着技术的不断革新和完善,循环肿瘤细胞检测在乳腺癌患者中的应用前景将更加广阔。
1.3 研究目的和意义乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一,对女性的生命健康造成了严重威胁。
循环肿瘤细胞检测在乳腺癌患者中的应用研究进展

循环肿瘤细胞检测在乳腺癌患者中的应用研究进展
循环肿瘤细胞是从原发肿瘤中脱落的癌细胞,进入血液循环并迁移到远离原发灶的其他器官。
通过检测CTCs的存在和数量,可以提供乳腺癌的早期诊断、预测预后、指导治疗和监测疗效的重要信息。
目前,乳腺癌患者中CTCs检测的主要方法包括免疫细胞化学染色、流式细胞术、聚合酶链反应和原位杂交等。
这些方法具有各自的优缺点,但可以在不同的检测阶段识别和分离CTCs,并对其进行进一步的分析和研究。
近年来,许多研究表明,在乳腺癌患者中检测到的CTCs与肿瘤的临床特征和预后密切相关。
CTCs的存在和数量与患者的淋巴结转移、肿瘤大小、分子亚型和基因突变等因素相关。
一些研究发现,在治疗前和治疗后检测CTCs的变化可以作为预测患者治疗效果和预后的生物标志物。
除了CTCs的数量,一些研究还对CTCs进行了进一步的分析,包括CTCs的表型、单个细胞基因分析和表观遗传学分析等。
这些研究不仅可以帮助我们了解CTCs的生物学特性,还有助于发现新的治疗靶点和预测患者的治疗反应。
虽然循环肿瘤细胞检测在乳腺癌患者中的应用研究取得了一些进展,但仍然面临着一些挑战。
由于CTCs的数量很少且易被检出,检测的灵敏度还有待提高。
标准化的CTCs检测方法和操作流程尚未建立,不同研究结果之间的比较和验证存在一定的困难。
长期的随访和大样本的临床研究仍然需要进行,以验证CTCs作为预测患者预后和指导治疗的可行性和准确性。
循环肿瘤细胞作为乳腺癌患者的生物标志物,具有重要的临床应用价值。
随着技术的不断发展和研究的深入,循环肿瘤细胞检测有望成为乳腺癌早期诊断和治疗个体化的重要手段。
循环肿瘤细胞检测技术的研究进展

循环肿瘤细胞检测技术的研究进展肿瘤是一种十分复杂的疾病,它的病理变化可以在多个组织层次上发生。
近年来,随着分子生物学的不断发展,循环肿瘤细胞检测技术作为一种新型肿瘤诊断手段正在逐渐受到人们的重视。
本文将从基本概念、检测方法以及研究进展三个方面探讨循环肿瘤细胞检测技术。
基本概念循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells, CTCs)是指癌症患者体内的肿瘤细胞,在肿瘤组织外的血液中存在的,具有肿瘤来源、生物学活性和增殖转移能力的单个活细胞或细胞团。
与传统的检测方法不同,循环肿瘤细胞检测技术可以通过简单的血液检测来检测肿瘤的存在,不仅能够实现早期诊断,还可以监测肿瘤活动、评估治疗效果以及预测肿瘤的临床结果。
检测方法循环肿瘤细胞检测技术的方法多样,包括直接可视化、免疫磁珠捕获、流式细胞分选、单细胞扩增和下一代测序等。
其中,直接可视化技术主要是通过应用显微镜等设备对血液中的肿瘤细胞进行检测;免疫磁珠捕获技术是通过将血液中的肿瘤细胞与磁珠结合,然后将其分离出来,形成肿瘤细胞的纯化;流式细胞分选技术是通过免疫分选技术对血液中的肿瘤细胞进行筛选和鉴定;单细胞扩增技术是通过对肿瘤细胞的筛选和扩增,使其在试管中形成足够数量的肿瘤细胞,并为下一代测序提供样品;下一代测序技术是通过高通量测序技术对肿瘤细胞进行检测,并获得其基因物质的序列信息。
这些技术的出现极大地拓展了循环肿瘤细胞检测技术的应用范围,并在临床诊断、治疗和研究中发挥着重要作用。
研究进展随着循环肿瘤细胞检测技术的发展,越来越多的研究表明,CTCs已成为多种癌症类型的生物标记物。
细胞表面分子的表达、细胞学形态特征以及肿瘤相关基因的表达均被证明与CTC相关。
通过对CTCs的捕获和分析,可以更好地了解肿瘤的临床进展,并为更好地治疗和干预肿瘤提供基础数据。
此外,循环肿瘤细胞检测技术也有助于肿瘤早期诊断,提供治疗方案的选择,监测治疗效果以及预测肿瘤的预后。
实时荧光定量PCR检测外周血循环肿瘤细胞的研究

实验讨论
实时荧光定量PCR技术的实验结果准确可靠,但也存在一些争议。其中之一 是引物特异性问题,如果引物与非目标序列发生交叉反应,将导致实验结果的偏 差。另一个问题是荧光信号的干扰,可能会影响实验结果的准确性。为确保实验 结果的可靠性,可以通过设计特异性强的引物、选择高质量的试剂和优化实验条 件等措施来降低误差。
研究现状
实时荧光定量PCR技术是一种在PCR反应过程中加入荧光基团,通过荧光信号 的积累对PCR产物进行实时检测的方法。近年来,该技术在外周血循环肿瘤细胞 检测领域取得了重大进展。国内外学者针对不同的肿瘤类型,对实时荧光定量 PCR技术进行了方法学研究和应用探索。例如,Liu等建立了针对结直肠癌细胞的 实时荧光定量PCR检测方法,并成功应用于临床样本的检测。
2、计算拷贝数:通过比较已知标准品和未知样品的荧光信号强度,可以计 算出未知样品中目标DNA的拷贝数。
实时荧光定量PCR技术在科学研究和工业生产中具有重要的应用价值。例如, 该技术可用于研究基因表达差异,比较不同组织或不同个体之间的基因表达谱; 还可用于检测基因突变和遗传疾病,如地中海贫血、囊性纤维化等疾病;此外, 实时荧光定量PCR技术还广泛应用于病毒检测和定量分析,如HIV、HBV等肝炎病 毒、SARS冠状病毒等。
参考内容
实时荧光定量PCR技术是一种在生物医学领域广泛应用的技术,主要用于检 测和定量DNA分子的数量和浓度。该技术的出现和发展,使得科研人员能够更准 确、快速地研究基因表达、遗传变异等相关问题。本次演示将详细介绍实时荧光 定量PCR技术的原理、实验流程、结果分析和应用实例,以期让更多人了解这一 重要的生物技术。
பைடு நூலகம்
方法与材料
实时荧光定量PCR技术的主要步骤包括引物设计、反应体系构建、数据采集 和分析等。在引物设计时,需要选择特异性强的引物,以避免非特异性扩增和交 叉反应。反应体系构建包括DNA模板、引物、dNTPs、Taq酶和荧光染料等组分的 添加和混合。数据采集主要通过荧光信号的强度和PCR产物的量之间的关系来实 现定量分析。
循环肿瘤细胞检测在胃癌诊疗中的应用及研究进展

循环肿瘤细胞检测在胃癌诊疗中的应用及研究进展摘要:循环肿瘤细胞的检测是一种新兴的肿瘤诊疗技术,在胃癌诊疗中的应用和研究进展也备受关注。
本综述将详细阐述循环肿瘤细胞检测在胃癌诊疗中的应用及研究进展,包括其概念、检测技术、临床应用和未来发展方向。
关键词:胃癌循环肿瘤细胞检测研究进展胃癌(gastric cancer,GC)是一种常见的消化道恶性肿瘤,我国胃癌的发病率和死亡率均居恶性肿瘤第3位[1]。
尽管近年来诊断技术、手术技术和围手术期管理的发展,但GC的预后仍然很差。
由于早期GC往往无症状,并且由于大规模筛查不受欢迎,因此大多数患者被诊断时已经为晚期[2]。
循环肿瘤细胞(CTCs)是指从肿瘤内部脱落并在患者血液、体液中循环存在的单个肿瘤细胞。
作为一种新型的肿瘤标志物,CTCs的检测技术具有无创、动态监测和准确度高等特点,有望为胃癌诊疗提供新的手段[3, 4]。
本研究综述将重点探讨循环肿瘤细胞检测在胃癌诊疗中的应用及其研究进展。
一、CTCs的概念早在1869年,Thomas Ashworth 在尸检中发现转移性癌症患者血液中的循环肿瘤细胞(CTCs),这些细胞与原发肿瘤相似[5]。
CTC是肿瘤内部脱落并在患者血液、体液中循环存在的单个肿瘤细胞,因此其可提供关于肿瘤特性和肿瘤生长模式的关键信息,而且不受限于传统的病理活检样本的数量和位置。
然而,CTCs在血液中含量极微,故对检测技术要求较高。
因19世纪检测技术的限制未能进行进一步相关研究,直到几十年后才慢慢有方法来分离出CTCs,并对其进行相关研究。
据目前的研究CTC在血液中有多种存在形式,包括不同的分子分型[上皮型CTC(epithelial CTC,E-CTC)、间质型CTC(mesenchymal CTC,M-CTC)和混合型CTC]和细胞分型[单个CTC、循环肿瘤微栓(circulating tumor microemboli,CTM)和中性粒细胞CTM(CTC-neutrophil clusters)][1, 6]。
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循环肿瘤细胞检测的现状及发展作者:上海市第一人民医院检验科李莉教授https:///news/9/2802534.htm恶性肿瘤远处转移是临床上实体恶性肿瘤治疗失败或复发的主要原因之一。
而循环肿瘤细胞的存在正是实体恶性肿瘤远处转移的根源。
肿瘤远处转移的最经典依据是1889年Paget[1]提出的“种子和土壤”学说,该学说认为肿瘤转移的发生和发展,是处于活跃或活化状态的肿瘤细胞作为“种子”,当遇到适合的器官、组织的基质环境,即“土壤”时,就会在此定居、生长即发生肿瘤的转移,从而部分解释了肿瘤原发灶与转移灶之间的关系。
但原发部位的肿瘤(种子)是如何到达远处器官或组织(土壤)的这一问题一直困扰着人们。
直到1869年,托马斯•阿什沃思(Thomas Ashworth)[2]在1例转移性癌症患者血液中观察到了外周血循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells,CTCs)—从实体瘤中脱离出来并进入血液循环的肿瘤细胞。
他推测,这些细胞在癌症转移过程中发挥了非常重要的作用,并可能提供疾病进展的相关信息,CTCs的概念初步形成。
据统计,90%以上的肿瘤病人死于肿瘤的转移和复发,实体肿瘤或转移灶的肿瘤细胞在特定条件下,通过上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT),从形态上发生向间充质细胞表型的转变并获得迁移的能力。
间充质细胞与上皮细胞相邻,只是其结构松散,缺乏细胞连接(cell adhesion)和细胞极性,并且具有转移和侵袭能力。
因此,脱落的CTCs得以进入外周血液循环,这是肿瘤发生转移的必要前提。
脱离原发灶入血的CTCs至少面临着血流剪应力、失巢凋亡、免疫细胞识别杀伤等三重致命考验,进入循环的大部分肿瘤细胞都会失去活性,只有不足0.01%可到达远端器官,通过迁移、粘附、相互聚集形成微小癌栓,并在适合的微环境条件下,CTCs又发生间质-上皮转化(mesenchymal-epithelial transition,MET),生成新的肿瘤,从而导至肿瘤转移的发生。
从提出CTCs概念近一个多世纪的时间里,由于初期实验条件、技术的限制以及学者对CTCs的认识的局限性,CTCs检测及临床应用进展不大。
直至上世纪末尤其是本世纪初,随着分子生物学、计算机技术的发展,免疫标记技术以及分子生物学技术的突飞猛进,CTCs分离及分析鉴定技术得以迅速发展,CTCs检测和临床应用取得了重大进步,为早期发现肿瘤的复发转移、评估手术、放疗、化学等疗效、判断预后、确定肿瘤分子特征、选择合适的个体化治疗等方面提供了重要的实验室依据。
目前,学者所共识的循环肿瘤细胞的概念是:自发或受外界因素作用(如诊疗操作等)由原发灶或转移灶进入外周血循环的肿瘤细胞。
肿瘤细胞的脱落、侵袭并进入血液循环是肿瘤转移的最初阶段,并为最终形成肿瘤转移灶提供了可能。
进入循环系统的肿瘤细胞大部分在机体免疫识别及杀伤等作用下发生凋亡,有极少数肿瘤细胞在循环系统中存活下来,在一定条件下,进入血液循环而未被清除的肿瘤细胞通过迁移、黏附、相互聚集形成微小癌栓,并在一定条件下发展为转移灶[3]。
本文拟就CTCs分离技术、分析鉴定技术、临床应用、CTCs主要分析仪器作一介绍。
1 循环肿瘤细胞分离富集技术越来越多的分子生物学和临床研究结果表明,肿瘤转移很可能在肿瘤发生的早期就已经出现,在外周血中检到CTCs是预示肿瘤转移最直接、重要的方法,在肿瘤早期转移的临床诊断、预后判断、监测疗效等方面具有重要意义。
CTCs的发现有望改变临床上仍依赖于影像学检查及传统肿瘤标志物的现状。
由于外周血中的CTCs含量极为稀少,一般认为在外周血中大约105~107个单核细胞中才有一个CTCs[4],因此,对CTCs检测技术的灵敏度和特异性提出了极高的要求。
目前各种CTCs的检测系统主要包括CTCs分离和富集系统以及CTCs的检测和鉴定系统。
而分离和富集系统对检测外周血的CTCs是非常必要的。
理想的CTCs分离与富集及检测技术应能达到以下六点要求:(1)高捕获率或高灵敏度,就是可以将样品中的CTCs尽可能多的分离出来,即至少能够在上亿个血循环细胞中发现一个肿瘤细胞;(2)高特异性,要求检测结果准确无误,尽可能降低假阳性或假阴性,目标是分离出来的细胞只有CTCs,其它细胞的含量很少或没有;(3)要求CTCs不能被污染,收集到的CTCs可以进行表型和基因型分析;(4)高通量,即能在短时间内处理大量样品;(5)重复性,回收率高。
(6)尽可能降低成本[5、6]。
目前用于临床实验研究的CTCs分离和富集技术非常之多,一般来讲根据其物理性质和基于亲和性与识别的生物性质以及两者综合利用可分成3类。
但目前来说仍没有理想的方法,每种单独的方法都有自己的优势和缺点。
虽然两种或三种方法的结合有可能成为较为理想的方法,但近十几年的研究进展不大。
1.1 密度梯度离心法(Density Gradient Centrifugation,DGC)密度梯度离心的原理是基于血液中各种正常细胞与CTCs密度的差别,利用其在密度梯度介质(如Ficoll-Paque介质、OnceQuick系统)中的沉降系数不同,将细胞悬液或匀浆置于介质的顶部,通过重力或离心力的作用,用分离液将CTCs与其它细胞层分离。
离心后在细胞分离液中各种细胞呈现梯度分布,依次为:血浆成分、单个核细胞(淋巴细胞、单核细胞、肿瘤细胞等)、分离液、中性粒细胞和最下层的红细胞,从而获取目标细胞。
有报道用OnceQuick系统分离肿瘤细胞得到了632倍的富集效果,标明该系统对CTCs的平均回收率高、富集效果好,而采用Ficoll-Paque介质只有3.8倍。
DGC方法操作简便、成本低,但该分离方法一般要求血量较大,且灵敏度和特异性均较低,且在操作过程中可能会损失CTCs。
1.2 细胞过滤技术(Isolation by Size of Epithelial Tumor Cells,ISET)ISET方法的原理是基于细胞大小不同和机械性能的差别。
一般认为,肿瘤细胞的直径为15~30μm,大于绝大多数血细胞的直径(如红细胞5~9μm),根据细胞大小所设计的滤过膜滤过血液样本后将直径大的肿瘤细胞分离出来。
但由于目前还没有报道证实所有肿瘤细胞直径都大于8μm,使其分离敏感性受到质疑。
该方法对技术、设备要求不高,但会丢失一小部分直径小于滤膜孔径的CTCs,导至检测灵敏性降低。
1.3 细胞粘附技术(Cell adhesion techniques,CAT)细胞粘附分离技术是CTCs捕获的一项基本技术,利用的是亲和反应原理,即利用CTCs与生物生化修饰或物理修饰捕获表面的亲和作用,含有CTCs的样本经过捕获表面时,CTCs 则被吸附在捕获表面,随后冲洗掉未被粘附的非目的细胞,从而得到CTCs。
此后发展起的多种纳米及微流控技术都采用了这一基本技术。
1.4 免疫磁珠分离技术(Immunomagnetic separation,IMS)与普通血细胞相比,CTCs具有某些特殊的生物标志物,包括CTCs表面的上皮细胞粘附分子(Epithelial cell adhesion molecule,EpCAM)、细胞角蛋白(Cytokeratin,CK)以及肿瘤特异性抗原,而血液中几乎所有的细胞都是反磁性或弱磁性的,利用肿瘤细胞表面抗原能与连接有磁珠的特异性单克隆抗体相结合,继而在外加磁场中通过相应抗原抗体复合物与磁珠吸附而滞留在磁场中或定向移动到指定区域,没有表面抗原的其它细胞由于不能与连接磁珠的特异性单克隆抗体结合而不能在磁场中停留,从而使肿瘤细胞得以从血液中分离出来[7]。
该方法的敏感性一定程度上受到CTCs表面抗原表达的制约。
例如:采用EpCAM抗体捕获CTCs,由于EpCAM在CTCs的表达率一般为60-70%,往往会丢失部分CTCs;单一的CK抗体也不能完全识别癌细胞表达的所有CKs;在CTCs上皮间质化过程中,一些基于标准化上皮标志物的筛选抗体无法检测出所有CTCs等等。
这一切都受到目标抗原的表达量与特异性以及与相应抗体的结合能力影响。
1.5 纳米基质分离技术(Nanoimprint matrix isolation technology)纳米技术在纳米尺度对检测物质进行检测和操作,是一门融合化学、生物学、物理学和药学的交叉学科。
通过在基底表面制备纳米结构设计细胞界面,并修饰相应的特异性识别分子,可以将血液中的CTCs捕获并分离出来。
陆宁宁等[8]综述了据此思路研发的技术设备有:(1)纳米柱、纳米线及纳米纤维:在CTCs捕获装置中,纳米柱、纳米线及纳米纤维基质均可通过多种方式获得。
如利用湿法刻蚀或化学气相沉积法可制备纳米柱或纳米线基质;(2)纳米粗糙表面:由于CTCs的黏附性较血液中其它细胞强,所以粗糙界面的构建为CTCs高效分离提供了另外一种选择;(3)碳纳米材料:以碳纳米管、石墨烯为代表的碳纳米材料因具有高比表面积、优良的导电性能和良好的生物相容性等特点,成为了生物传感器、储能材料、药物载体以及高分子等领域中的常用材料;(4)仿生材料:自然粒子如哺乳动物细胞和花粉,因具有独特的拓扑结构而呈现众多优良性能。
以这些复杂结构的自然粒子为模板,可制备具有相应结构的仿生材料。
相对于传统的CTCs分离法的分类效率及特异性有了极大的提高,并且制备简单,不需要复杂昂贵的微加工设备。
1.6 微流控芯片技术(Microfluidic chip technology)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。