肿么了:见微知著的查癌方法—— CTC 循环肿瘤细胞检测

作者:李豪 时间:2020-09-24

  癌症是严重危害人类健康的最恶性疾病之一,且全球癌症发病率和死亡率正在迅速上升。复发或转移是导致恶性肿瘤患者预后不良和死亡的主要原因。 

  对早期癌症病人的治疗约有80%-90%以上可以治愈;但是,晚期的癌症病人,在治疗后能生存5年以上的人,就比较少了。所以我们提倡癌症病人要早发现、早诊断、早治疗 

  早期癌症诊断方式有:CTC检测、基因检测、纳米检测、TTM、PET-CT等一系列新式癌症体检方法。与传统检测方法相比,CTCs作为早期诊断检测优势:①CTC检测是非入侵式的,无创伤和副作用;②能及时地诊断出患者的早期病情;③检测的灵敏度和精度更高。 

  何为CTC,他们有何特征?

  健康的细胞让我们身体有序地运行,但有些正常细胞会发生病变,变成肿瘤细胞。肿瘤细胞不停地繁殖,慢慢发展成肿瘤,肿瘤长到0.2cm时,会生成新的血管,为肿瘤内部提供更多的营养,此时肿瘤会更快地生长,同时,肿瘤也会散播自己的种子进入血管,这些进入血管的肿瘤细胞被称为CTC。

  CTC分为不同的类型:上皮型、间质型和混合型。他们的恶性程度差别很大,手术治疗可将原发肿瘤病灶铲除,但之前释放的CTC仍残留在血管中,手术治疗后通常会配合药物治疗,大部分残留的CTC会受到药物和免疫系统的攻击而被杀死,但是有一部分CTC特别是间质型CTC有很强的耐药性,他们能躲避药物和免疫系统攻击存活下来。存活下来的CTC会随着血液循环另寻新的转移阵地,这也是肿瘤复发转移的原因。

  影像学检查很难观察到小于0.5cm的肿瘤,当发现肿瘤时,病情已经严重进展。传统的影像检查还具有辐射的副作用,不能经常使用,因此肿瘤的术后检查和疗效评估需要更灵敏、更安全的手段。

  CTC检测有哪些?

  CTC有效分离和检测技术根据是否基于亲和力,将这些方法分为“亲和力策略”和“无标记策略”。

  基于亲和力的捕获依赖于磁珠或带图案的结构与CTC上的特殊标记物(例如EpCAM)之间的免疫化学相互作用,EpCAM是一种被大多数肿瘤细胞过度表达的上皮细胞粘附分子,这些方法对于捕获上皮表型的CTC是有效的,但不适用于下调或丢失上皮标记物的CTC。

  相比之下,非亲和力方法,包括离心偏转,介电泳分离和基于大小的过滤,能够分离上皮和间质表型,更适合于分析肿瘤异质性。然而,这些方法在技术上是有局限的,通常很难在捕获效率,纯度和细胞活力之间进行权衡,而这些都是基础和临床研究的重要标准。

  检测方法新进展

  目前,常规的检测方法分为“亲和力策略”和“无标记策略”。这些方法在技术上是有局限的,通常很难在捕获效率,纯度和细胞活力之间进行权衡,简言之,它们不能兼顾CTC的回收率和纯度两个指标。

  为解决这个技术问题,我们建立一种阴性选择(亲和策略)结合大小过滤(无标记策略)的方法来富集并检测CTC。该方法结合阴性选择和细胞大小过滤的优势,在保证CTC的高回收率同时又能保证CTC的纯度。原理如下图:

  捕获到的CTC,我们对其进行原位免疫荧光染色,如下图,分别是滤膜表面上捕获到的白细胞、A549细胞和JEG细胞的荧光图像。我们的研究初步实现了全血中CTC的捕获与鉴定。2h内能处理5ml全血,达到86%以上CTC回收率和95%白细胞去除率;接下来研究中我们将对捕获的CTC进行下游分子分析以及完成临床测试。

  CTC检测未来发展方向

  目前为止,由于CTCs 异质性的存在,CTCs 检测方法尚有许多不足,基于免疫亲和性的CTCs 分离方法,由于CTCs在血液中经历上皮-间质转化( EMT) ,其抗原性丢失,从而可能导致假阴性的结果,且CTCs 结合至装置表面增加了CTCs无损释放的难度。基于生物物理原理的CTCs 分离技术,因CTCs 与白细胞等血细胞的生物物理特性存在一定交叉,导致获得的CTCs 纯度不高。

  因此迫切需要开发一种更灵敏、更具特色、更简便高效的检测系统。CTCs 检测的临床实用性需要进行进一步的大规模的研究进行验证,但其多功能性和优势为癌症的诊断和预后提供了新的工具,相信在未来几年循环肿瘤细胞将大大促进精准肿瘤学领域的发展。

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