如果你能够将整个干草堆扫到一边，只留下针头，那么如何在干草堆中寻找针头呢?这是乔治亚大学工程学院的战略研究人员随后开发了一种新的微流体装置，该装置将难以捉摸的循环肿瘤细胞(CTC)与全血样本分开。
CTC脱离癌症肿瘤并流经血流，可能导致新的转移性肿瘤。从血液中分离CTC为转移性癌症的基本理解，诊断和预后提供了微创替代方案。但是大多数研究受限于捕获完整和可行的CTC且污染最小的技术挑战。
“典型的7到10毫升血液样本可能只含有少量CTC，”UGA电气与计算机工程学院教授，项目主要研究员Leidong Mao说。“他们用数以百万计的白血细胞淹没在全血中。让我们掌握足够的CTC是一项挑战，因此科学家们可以研究它们并理解它们。”
循环肿瘤细胞也难以分离，因为在几百个CTC的样品中，单个细胞可呈现许多特征。一些类似于皮肤细胞，而另一些类似于肌肉细胞。它们的大小也可能有很大差异。
“人们经常比较发现CTC在大海捞针中找到针头，”毛说。“但有时针头甚至不是针头。”
为了更快速有效地分离这些稀有细胞进行分析，Mao和他的团队创造了一种新的微流控芯片，可以捕获血液样本中几乎所有CTC - 超过99% - 比大多数现有技术的百分比高得多。
该团队将其新方法称为CTC检测“综合铁水动力细胞分离”或iFCS。他们在皇家化学学会芯片实验室发表的一项研究中概述了他们的发现。
根据威尔康奈尔医学细胞和发育生物学助理教授，该项目的合作者Melissa Davis的说法，这种新设备可能在治疗乳腺癌方面具有“变革性”。
戴维斯说：“医生只能治疗他们能检测到的东西。” “我们经常无法检测CTC的某些亚型，但是使用iFCS装置，我们将捕获CTC的所有亚型，甚至确定哪些亚型对复发和疾病进展的信息量最大。”
戴维斯认为，该设备可能最终允许医生比现在更早地评估患者对特定治疗的反应。
虽然捕获循环肿瘤细胞的大多数努力都集中于识别和分离潜伏在血液样本中的少数CTC，但iFCS通过消除样本中不是循环肿瘤细胞的所有东西采取了完全不同的方法。
该设备大约相当于USB驱动器的大小，通过将血液通过直径小于人类头发的通道进行漏斗来工作。为了准备血液进行分析，该团队为样品添加了微米级磁珠。样品中的白细胞将自身附着在这些珠子上。当血液流过装置时，芯片顶部和底部的磁铁将白细胞及其磁珠吸入特定通道，同时循环肿瘤细胞继续进入另一个通道。
该装置在一个微流体芯片中结合了三个步骤，这是现有技术的另一个进步，这些技术需要单独的装置用于该过程中的各个步骤。
“第一步是过滤器去除血液中的大块碎片，”UGA化学系的博士生杨柳说，该论文的共同主要作者。“第二部分耗尽了额外的磁珠和大部分白细胞。第三部分旨在将剩余的白细胞聚焦到通道中间并将CTC推向侧壁。”
赵武君是该论文的另一位主要作者。赵，劳伦斯伯克利国家实验室的博士后学者，在UGA完成化学博士学位的同时参与了这个项目。
“我们的集成设备的成功之处在于它能够丰富几乎所有CTC，无论其大小或抗原表达如何，”赵说。“我们的研究结果有可能为癌症研究界提供当前基于蛋白质或基于大小的浓缩技术可能遗漏的关键信息。”
研究人员表示，他们接下来的步骤包括自动化iFCS并使其对临床环境更加用户友好。他们还需要让设备完成患者试验的步伐。毛泽东和他的同事们希望更多的合作者加入他们的行列并为他们提供专业知识。