Столетие назад немецкий патолог Отто Айхель обнаружил, что опухолевые клетки могут сливаться с иммунными клетками, образуя гибридные клетки, обладающие как подвижностью иммунных клеток, так и канцерогенной способностью опухолевых клеток, которые с большей вероятностью будут распространяться и метастазировать через систему кровообращения. Из-за ограниченности доступных в настоящее время подходов такие гибридные клетки трудно изолировать и тщательно проанализировать.
В новом исследовании, опубликованном в «Лаборатории на чипе» 28 июня, была предложена новая гидродинамическая структура для одноэтапного и безметочного выделения циркулирующих опухолевых клеток (ЦКО) и слитых клеток (ХФУ) из цельной крови. Интегрированная микрофлюидная платформа выделяет редкие ЦОК и ХФУ с высокой чистотой и высокой жизнеспособностью клеток, что позволяет осуществлять прямой последующий анализ с секвенированием РНК одной клетки. Исследование проводилось доктором. Группа ЧЭНЯ Яня из Шэньчжэньского института передовых технологий (SIAT) Китайской академии наук.
В этом исследовании исследователи предложили концепцию детерминированного бокового смещения фильтра (filter-DLD) для достижения одноэтапной изоляции ЦОК и ХФУ без меток. Новая гидродинамическая структура разработана и смоделирована с помощью мультифизического анализа конечных элементов, что позволяет точно манипулировать движением клеток.
Структура фильтр-DLD не только имеет более низкий критический размер разделения клеток, чем традиционные конструкции DLD, но также обеспечивает более высокую скорость истощения меньших эритроцитов, которые составляют наибольшую часть крови.
Объединив концепцию DLD с фильтром и каскадную конструкцию микросхем, исследователи полностью исследовали огромный потенциал сортировки редких клеток на основе физических свойств. Интегрированная микрофлюидная платформа продемонстрировала отличные характеристики разделения ячеек по размеру и достигла высокой эффективности разделения (>96%), высокая чистота клеток (степень удаления лейкоцитов 99.995%), высокая жизнеспособность клеток (>98%) и высокая скорость обработки (1 мл / мин).
Используя эту платформу, исследователи проанализировали образцы от пациентов с немелкоклеточным раком легкого. ЦКО и клетки слияния опухолевых клеток и лейкоцитов (CFC) были эффективно собраны, и изменения в уровнях ЦКО были использованы для мониторинга ответа на лечение. Из-за чрезвычайно высокой жизнеспособности обогащенных клеток последующий анализ может выполняться непосредственно с высокопроизводительным секвенированием одноклеточной РНК для изучения генов-драйверов рака и гетерогенности. Результаты показали, что в периферической крови онкологических больных было больше ХФУ, чем ЦКО. Ожидается, что CFC откроют новые механизмы эволюции и метастазирования опухолей и предоставят новый маркер для ранней диагностики, прогноза и мониторинга опухолей.
Таким образом, новая стратегия выделения редких клеток без этикеток представляет собой мощный инструмент для жидкостной биопсии и открывает большие перспективы для диагностики и лечения рака.