【Science子刊】中科院聯合香港城市大學開發胃癌檢測微流控晶片

2021-01-21 騰訊網

本文為轉化醫學網原創，轉載請註明出處

作者：Cathy

導言：胃癌（gastric carcinoma）是最常見的癌症之一，全球每年新增病例超過100萬例，死亡人數近80萬。難以早期診斷腹膜轉移是胃癌預後不良的主要原因。近日，中科院聯合香港城市大學開發了一種微流控技術，對胃癌細胞進行無標記的分離和表徵，有助於胃癌的早期診斷。

癌細胞的分離和表徵對於腹膜轉移的早期診斷至關重要。然而，由於患者腹腔灌洗液中癌細胞的含量低，傳統的檢測方法靈敏度較低，無法滿足臨床需求。近日，中國科學院瀋陽自動化研究所（SIA）和香港城市大學（CityU）的研究人員與中國醫科大學附屬第一醫院的醫生共同開發了一種光誘導電動力學（OEK）無標記分離和表徵胃癌細胞的微流控技術，該方法具有很高的有效性和靈敏度，能快速地檢測腹膜轉移並獲取細胞的電特性。

他們的研究結果於8月5日發表在《科學進展》雜誌上，題目為「Detection and isolation of free cancer cells from ascites and peritoneal lavages using optically induced electrokinetics (OEK)」

在臨床實踐中，通常會進行腹水和腹膜灌洗的細胞學檢查，以檢測腹膜腔中的游離癌細胞。但是，病理學家很難將胃癌細胞與腹膜間皮細胞（腹水和腹膜灌洗液的主要成分）區分開。另外，細胞學檢查依賴於細胞染色，這非常費時，並且會將細胞殺死。因此，迫切需要一種新的無標籤，快速的診斷方法，以高靈敏度識別並分離活的胃癌細胞。

在這項研究中，研究人員開發了一種光誘導電動力學（OEK）的新型微流控晶片，從病人的腹水中分離出活的胃癌細胞，並對其電特性進行了表徵。建立了細胞聚合模型和細胞膜電容溶液模型。

OEK微流控晶片用於檢測腹膜轉移和細胞膜電容

胃癌細胞與腹腔灌洗細胞之間的大小和電學特性差異顯著。因此，OEK微流控晶片理論上可以將胃癌細胞與腹水和腹膜灌洗液分離。

（A）OEK系統的示意圖。該系統由一臺計算機，一臺投影儀，一個聚光鏡，一個信號發生器，一個三維（3D）運動臺，一個電荷耦合器件（CCD）相機和OEK微流體晶片組成。（B）提取裝置的示意圖。連接到注射泵的塑料軟管用於收集分離的細胞。（C）OEK微流體晶片的結構。該晶片由三部分組成：塗有銦錫氧化物薄膜的玻璃（ITO玻璃），用於製造微通道的雙面膠帶和塗覆的氫化非晶矽（a-Si：H）ITO玻璃。

通過進一步實驗，研究人員成功從6名患者的腹水中分離出了胃癌細胞，純度高達71％。與傳統的臨床腹膜轉移檢測方法相比，該新方法解決了敏感性低的問題。

這也是一種無標籤，無損且快速的技術，研究人員可以在5分鐘內分離並收集OEK微流控晶片中的胃癌細胞。

他們還獲得了胃癌細胞和腹膜灌洗細胞的細胞膜電容。這些數據可用作細胞標誌信息的生物標記。

細胞極化模型與細胞分離

研究結果表明，OEK微流控晶片是能夠檢測腹水中游離的癌細胞，具有速度快，操作簡便且無標記的優點，能加速診斷腹膜轉移的胃癌。此外，這是OEK首次成功應用於臨床胃癌腹水樣品的分離。

參考：

【1】 "Detection and isolation of free cancer cells from ascites and peritoneal lavages using optically induced electrokinetics (OEK)" Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aba9628

【2】https://medicalxpress.com/news/2020-08-method-gastric-cancer-cells.html

【3】https://advances.sciencemag.org/content/6/32/eaba9628

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