解析單個癌細胞檢測技術

在很多醫療不發達的地區，醫生有限，資源奇缺，購買昂貴的診斷設備更是難以實現。而這些地方的癌癥患者又常常因為無法及時獲得早期診斷，錯失最佳的治療時間，而失去寶貴的生命。近年來自美國哈佛大學和麻省理工大學的研究人員共同開發了一種袖珍微流體設備，可在血液樣本中檢測出單個癌細胞，幫助醫生快速診斷癌癥是否已從原發病灶轉移或擴散。研究人員在3月17日《Small》雜志網絡版上詳細描述了這一新型微流體設備。

        新型微流體設備的開發者之一是來自哈佛-麻省理工衛生科學與技術部成員、哈佛醫學院生物醫學工程學系教授Mehmet Toner。Toner在四年前就曾開發過一個早期版本的設備。該設備的表面包含微流體的抗體芯片。當患者的血液流經包被著特定抗體的成千上萬個微小硅柱（silicon post）時，特定的抗體位點就會及時捕獲血液中的癌細胞。盡管這一設備能夠非常高效地捕獲癌細胞，然而還是有一些細胞有可能根本無法接觸到這些硅柱。

　　Toner考慮是否能通過提高這些硅柱的滲透性，促使細胞更準確地流過它們，從而提高捕獲癌細胞的幾率。為了達到這一目的，他從麻省理工學院航空學和航天學系副教授Brian Wardle那里尋求了幫助。通過二人的相互協作開發出了這種表面密布碳納米管的新型微流體設備。相對于原來的版本，其捕獲癌細胞的效率提高了8倍。

　　由于循環腫瘤細胞（從腫瘤原發病灶中脫落的癌細胞）在血液中的數量非常少（每毫升血液樣品中包含數百億個正常血細胞，而通常只有幾個癌細胞），因此在正常情況下很難被檢測出來。然而檢測這些脫落的癌細胞確是確診癌細胞是否轉移的一個重要的方法。

　　“在90%的癌癥死亡病例中都存在有腫瘤從原發病灶轉移擴散的現象，”Wardle說。
 
　　在設計先進材料時，Wardle常常會使用到碳納米管。這種微小、中空的圓柱體樣物質管壁是碳原子組成的晶格。由這些碳納米管組合的物質具有高滲透性：通常一個碳納米管叢每平方厘米包含100-1000億個碳納米管，其中不到1%的為碳成分，其余的均是空氣，這使得留有充足的空間供血流通過。
    研究人員將各種不同幾何形狀的碳納米叢放置到微流體設備中。與早期設備相似，每個碳納米管的表面均包被著特異性識別癌細胞的抗體。然而，由于血流能夠通過和環繞這些碳納米叢，從而確保了靶細胞能夠有更多的機會被捕獲。

　　現在研究人員正在努力開發出用于HIV診斷的微流體設備。Toner的早期癌細胞檢測設備現在也在幾家醫院進行應用測試，有可能在未來數年就可進入商業應用。