循环肿瘤细胞的磁分选俘获技术

余坤，周永春

（昆明医科大学，云南 昆明 650100）

综述

循环肿瘤细胞的磁分选俘获技术

余坤，周永春

（昆明医科大学，云南 昆明 650100）

原发肿瘤或其转移病灶经被动脱落（shedding）、上皮细胞-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）等方式逸入外周循环所形成的循环肿瘤细胞（circulating tumor cells, CTCs）和循环肿瘤微栓子（circulating tumour microemboli, CTM）与肿瘤的发生、早期转移、病情进展及预后休戚相关。业已证实，对CTCs进行临床检测，掌握各类肿瘤实时动态，有助于肿瘤的早发现、早诊断、早治疗及其疗效、预后的评估，是罹患肿瘤患者实施个体化诊疗、精准医疗的试金石。本文就该技术概况、研究进展、利弊权衡和前景展望做粗浅综述。

循环肿瘤细胞；磁分选俘获技术；微栓子

临床实践中诊断过晚通常是疾病预后不良的主要因素，即便在兼具健全卫生服务设施和完善卫生系统的机构，晚期癌症诊出率始终居高不下，此时早已病入膏肓，治疗不但要投入大量人力财力，而且预后不佳。循环肿瘤细胞（circulating tumor cells, CTCs）检测作为癌症诊断领域的前沿技术深入人心，更是被赋予极高的科研与临床应用价值。

1 磁分选俘获CTCs概况

自液体活检被提出以来，CTCs研究领域松茂竹苞、日新月著，而CTCs的分离与富集是后续检测和研究的基础，是整个研究项目的重中之重。

对特异表达表面抗原的CTCs进行阳性分选所运用的俘获技术，因囿于上皮细胞-间充质转化（epithelialmesenchymal transition, EMT）效应而降低了CTC分离率，阴性选择应时而生。现今，其为目前唯一被FDA批准用于临床分离富集CTCs的仪器[1]。

2 CTCs分选法在临床样品中的研究进展

2.1 阳性分选俘获 CTCs的阳性分选捕获最为常见。该技术是将磁性颗粒加入含目的细胞的样本中，将孵化至含目的细胞的顺磁性复合物通过预设磁场即可分离，最后可经漂洗、消磁、过夜等步骤，即可得高纯度靶细胞，以便进行下游镜检、基因分析、细胞培养等细胞及分子层面研究。

2007年Powell等[2]证实“MagSweeper”系统能高效分离捕获活体CTCs，两年后该团队又对系统进行升级，结果捕获了62%肿瘤细胞，纯度达51%，通量9 mL/h。

Kim等[3]将磁材料嵌入微流道底部并与主流动方向保持5.7°角，制成磁分选微流控芯片，对免疫纳米磁珠修饰的乳腺癌SKBR-3细胞分离捕获，在通量为5 mL/h时，俘获率至90%，纯度一度达到97%。

2.2 阴性分选俘获 EMT作用介导的肿瘤转移过程可引起表面标志物表达水平下降乃至丧失，癌细胞自身亚群不同等等，各种原因导致的CTCs检出率低、不易回收或在回收过程中细胞活性破坏。研究者们逆向思考，假想将这些风险与误差转移给非目的细胞，敏感性和效率或可大幅提升。

Sajay研究组[4]设计了一种分选平台仅需两步即可对CTCs进行阴性分选。Lee等[5]研发了微混合/磁激活细胞分选（μ-MixMACS）装备，该系统芯片包括两个功能模块，分别是由垂直平面横向迪恩涡、水平平面扩展涡旋组成的多涡旋混合模块和由微流体室及产生四极磁场的两个磁体阵列盒组成的磁力细胞分选模块构成。

3 小结与展望

功能化磁珠与高效磁选机的发展为免疫磁珠发现、分离、俘获CTCs带来了更高的效益，极大程度上为临床及科研工作者深入了解肿瘤复发转移的相关机制，改进诊疗手段技术，有望成为精准医疗风向标。

总之，随着这一研究领域的不断发展，一系列难题与技术瓶颈的攻破，磁俘获系统有望成为精准医疗这艘世纪巨轮上的一面旗帜。

[1]Casavant BP, Kosoff D, Lang JM. Directing circulating tumor cell technologies into clinical practice [M]. 2016.

[2]Jackson JM, Witek MA, Soper SA. Sinusoidal microchannels with high aspect ratios for CTC selection and analysis [M]. 2016.

[3]Kuwata T, Yoneda K, Kobayashi K,et al. Circulating tumor cells as an indicator of postoperative lung cancer:a case report [J]. Am J Case Reports, 2016(17): 663-665.

[4]Sajay BN, Chang CP, Ahmad H,et al. Microfluidic platform for negative enrichment of circulating tumor cells [J]. Biomed Microdevices, 2014, 16(4): 537-548.

[5]Lee TY, Hyun KA, Kim SI,et al. An integrated microfluidic chip for one-step isolation of circulating tumor cells [J]. Sensors and Actuators B: Chemical,2017(238): 1144-1150.

国家自然科学基金（No.81460441）