Recent advances in isolation and detection of circulating tumor cells with a microfluidic system

Abstract

循环肿瘤细胞(CTCs)的分离分析一直是肿瘤相关研究中的热点方向,作为液体活检的重要标志物之一,其在外周血中的含量与癌症病发状况密切相关。然而人体血液中CTCs的含量非常低,通常来说仅有0~10个/mL,因此在开展临床血液样本中CTCs的检测前,往往需要对样本进行前处理,以实现CTCs的分离和富集。微流控芯片技术凭借样品消耗少,分离效率高,易于自动化和集成化等特点,在CTCs分离分析研究中具有诸多优势。近年来,利用微流控芯片开展CTCs分离检测的研究进展迅速,多种技术原理和检测方法相继出现。从技术原理角度进行区分,可分为生物亲和法和物理筛选法。生物亲和法主要依赖抗原抗体相互作用,或核酸适配体与靶标的特异性结合,该方法选择性高,但效率和捕获率偏低。物理筛选法则主要依据细胞本身的物理性质,诸如尺寸、密度和介电性质等差异实现分离。例如,可通过芯片微结构对CTCs进行阻隔或捕获,通过外加物理场(声、电、磁)辅助分选,也可以利用微观尺度流体力学作用对混合细胞进行筛分。物理筛选法一般通量较高,但往往分离纯度较低。同时,利用微流控芯片的集成优势将两种方法相结合,往往能得到更好的分离效果。除了以CTCs作为直接目标的正向富集外,还可以采取反向富集的策略,通过将作为干扰项的白细胞等作为靶标进行选择性地去除,可以避免直接筛选方式对CTCs细胞活性产生的影响。该文概述性介绍了利用微流控芯片开展循环肿瘤细胞分离检测的技术原理、芯片原位检测方法和研究进展,并结合现阶段存在的问题对其未来发展趋势予以展望。