循环肿瘤细胞分离富集与分析检测技术的研究进展
发布时间：2021-11-20 13:05
癌症死亡患者中有90%由癌症转移引起,研究表明:患者的外周血、胸腔液等体液中的循环肿瘤细胞（CTC）与癌症转移及肿瘤结节转移（TNM）分期密切相关.因此,CTC检测在实体肿瘤前期诊断、预后及疗效评估等方面扮演着举足轻重的角色.该综述基于CTC区别于正常细胞的物理学、电学、生物学特征,总结了目前CTC分离富集及分析检测技术的研究进展,并就国内外CTC检测面临的挑战进行了讨论,对其未来发展趋势进行了展望.
【文章来源】：上海师范大学学报(自然科学版). 2020,49(02)
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
CTC鉴定荧光图.（a）蓝色荧光图（DAPI染色）；（b）绿色荧光图（CD45-FITC);(c）红色荧光图（CK-PE);(d）混合场图
基于尺寸的分离富集常采用8μm孔径的临界尺寸（D），有效截留CTC，过滤除去尺寸较小的红细胞、白细胞.2011年，TIBBE等[6]在上皮肿瘤细胞过滤技术（ISET）平台，采用氢氧化钠刻蚀法制备具有8μm孔径的聚碳酸酯膜分选CTC，在4 h内成功分离肺癌患者外周血中的CTC和CTM.为避免ISET技术中孔不均匀密度分布的缺点[7]，具有体积小、易加工、无毒及易自动化优势的微小型装置被广泛研究，如新月形隔离微结构的微装置[8]、柔性微弹簧阵列装置[9]、蛇纹通道的微装置[10]等，实现了对CTC的高通量、高灵敏检测.ZHENG等[11]采用湿法刻蚀设计了圆形孔（D=11μm）的聚对二甲苯膜微过滤器装置，用于捕获和电解人血液CTC，同时利用聚合酶链反应（PCR）进行基因组分析.除膜过滤，基于细胞尺寸差异捕获的微流控芯片分离富集技术也广受关注[12-14].如图1所示，KIM等[15]通过离心处理血样后，利用CAV1-EpCAM偶联的微球，增大CTC与白细胞的尺寸差异，结合具有狭缝阵列的微流控芯片，自动化分离富集CTC.基于细胞尺寸差异进行过滤富集CTC的技术避开了依赖于肿瘤细胞表面特异性抗原EpCAM的分离富集技术的局限，但在临床应用中也有缺陷.COUMANS等[16]研究发现，从转移性乳腺癌患者、直肠癌患者、前列腺癌患者的全血中捕获的CTC平均直径为13.1,11.0,10.7μm，比相应肿瘤细胞系的细胞直径小.PARK等[17]研究发现，相比于实验室培养的前列腺癌（prostate）细胞（13.38±2.54μm），从前列腺癌患者外周血中分离出来的CTC具有更小的尺寸（7.97±1.81μm），并且形状更细长，核质比也更高.因此，肿瘤细胞尺寸及其形变能力的异质性，使得基于细胞尺寸差异的分选方法具有较低的特异性及灵敏性，且过滤高浓度的颗粒物容易导致堵塞.
1995年，BECKER等[20]采用17.6 mm×55.0 mm电极阵列的depFFF腔室，如图3所示，利用介电亲和力成功分离MDA-231乳腺癌细胞，实现了95%以上的回收率.通过断开电压释放被电泳力（DEP）截留的CTC，释放的CTC细胞活性大于98%，并且对CTC的生长能力几乎没有影响.1997年，GASCOYNE等[21]细化并扩展了通过介电亲和力进行细胞分选的原理，并得出了可以评估最佳细胞分选条件和效率的表达式.2009年，GASCOYNE等[22]设计了带有3 000个相互交错的铜金电极元件的depFFF腔室（0.6 mm×25 mm×300 mm），实现了模拟小样本的90%以上的肿瘤细胞回收率，并且能在15 min内完成细胞分离.基于肿瘤细胞介电特性，可以实现对肿瘤细胞不同亚型的分离，且不需要对细胞进行任何的修饰或处理，对CTC下游分析来说，这是关键且重要的.depFFF相比于磁分选，其分选效率、回收率都较高.通过该方法分离富集的未经标记的活肿瘤细胞可用于培养，并进行所有分子类型的分析检测.depFFF也可作为常规方法的辅助手段，以提高诊断和细胞分离应用的总体分辨率、速度和效率.
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁分选技术和间接免疫荧光技术的肺癌A549细胞的分离检测[J]. 周朝辉,付聪颖,贾能勤. 上海师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
本文编号：3507384
【文章来源】：上海师范大学学报(自然科学版). 2020,49(02)
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
CTC鉴定荧光图.（a）蓝色荧光图（DAPI染色）；（b）绿色荧光图（CD45-FITC);(c）红色荧光图（CK-PE);(d）混合场图
基于尺寸的分离富集常采用8μm孔径的临界尺寸（D），有效截留CTC，过滤除去尺寸较小的红细胞、白细胞.2011年，TIBBE等[6]在上皮肿瘤细胞过滤技术（ISET）平台，采用氢氧化钠刻蚀法制备具有8μm孔径的聚碳酸酯膜分选CTC，在4 h内成功分离肺癌患者外周血中的CTC和CTM.为避免ISET技术中孔不均匀密度分布的缺点[7]，具有体积小、易加工、无毒及易自动化优势的微小型装置被广泛研究，如新月形隔离微结构的微装置[8]、柔性微弹簧阵列装置[9]、蛇纹通道的微装置[10]等，实现了对CTC的高通量、高灵敏检测.ZHENG等[11]采用湿法刻蚀设计了圆形孔（D=11μm）的聚对二甲苯膜微过滤器装置，用于捕获和电解人血液CTC，同时利用聚合酶链反应（PCR）进行基因组分析.除膜过滤，基于细胞尺寸差异捕获的微流控芯片分离富集技术也广受关注[12-14].如图1所示，KIM等[15]通过离心处理血样后，利用CAV1-EpCAM偶联的微球，增大CTC与白细胞的尺寸差异，结合具有狭缝阵列的微流控芯片，自动化分离富集CTC.基于细胞尺寸差异进行过滤富集CTC的技术避开了依赖于肿瘤细胞表面特异性抗原EpCAM的分离富集技术的局限，但在临床应用中也有缺陷.COUMANS等[16]研究发现，从转移性乳腺癌患者、直肠癌患者、前列腺癌患者的全血中捕获的CTC平均直径为13.1,11.0,10.7μm，比相应肿瘤细胞系的细胞直径小.PARK等[17]研究发现，相比于实验室培养的前列腺癌（prostate）细胞（13.38±2.54μm），从前列腺癌患者外周血中分离出来的CTC具有更小的尺寸（7.97±1.81μm），并且形状更细长，核质比也更高.因此，肿瘤细胞尺寸及其形变能力的异质性，使得基于细胞尺寸差异的分选方法具有较低的特异性及灵敏性，且过滤高浓度的颗粒物容易导致堵塞.
1995年，BECKER等[20]采用17.6 mm×55.0 mm电极阵列的depFFF腔室，如图3所示，利用介电亲和力成功分离MDA-231乳腺癌细胞，实现了95%以上的回收率.通过断开电压释放被电泳力（DEP）截留的CTC，释放的CTC细胞活性大于98%，并且对CTC的生长能力几乎没有影响.1997年，GASCOYNE等[21]细化并扩展了通过介电亲和力进行细胞分选的原理，并得出了可以评估最佳细胞分选条件和效率的表达式.2009年，GASCOYNE等[22]设计了带有3 000个相互交错的铜金电极元件的depFFF腔室（0.6 mm×25 mm×300 mm），实现了模拟小样本的90%以上的肿瘤细胞回收率，并且能在15 min内完成细胞分离.基于肿瘤细胞介电特性，可以实现对肿瘤细胞不同亚型的分离，且不需要对细胞进行任何的修饰或处理，对CTC下游分析来说，这是关键且重要的.depFFF相比于磁分选，其分选效率、回收率都较高.通过该方法分离富集的未经标记的活肿瘤细胞可用于培养，并进行所有分子类型的分析检测.depFFF也可作为常规方法的辅助手段，以提高诊断和细胞分离应用的总体分辨率、速度和效率.
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁分选技术和间接免疫荧光技术的肺癌A549细胞的分离检测[J]. 周朝辉,付聪颖,贾能勤. 上海师范大学学报(自然科学版). 2017(04)
本文编号：3507384
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