微流体ctc的单细胞分析

在离开前认为,细胞数量均匀和显示相同的分子特征,越来越多的科学家们正将注意力转向研究单个细胞和它们之间的差异。承认这种细胞之间的异质性是被视为关键在确定小但重要的变化,可以影响生物过程,变化可能错过在测量体积平均的细胞数量。这可以的特别重要在处理罕见的细胞如循环肿瘤细胞(ctc),以确保一个完整的照片捕捉疾病。

研究ctc的价值

据估计,在90%的癌症死亡是由于转移性疾病。ctc,从固体肿瘤细胞分离,通过血液和淋巴系统扩散,被认为在扮演一个角色二次肿瘤转移,后续发展。因此他们是有前途的多功能生物标志物,这将有助于告知诊断、预后和治疗方案的癌症患者。

大量的研究显示预后CTC计数和癌症之间的联系。研究在2004年发表的证明用更少的ctc乳腺癌患者的整体存活率较长比那些更高的计数。为其他癌症发现了类似的结果,其中包括卵巢,前列腺癌和膀胱。的微创性液体活检组织切片相比,也意味着ctc可以分析在连续的基础上,可用于监测治疗反应和耐药性的发展,有助于燃料转向个性化医疗。

学习的挑战ctc -发现海里捞针

尽管潜在的ctc提供先进的癌症患者的诊断和治疗,他们的捕获和分析是很有挑战性的。第一个障碍需要克服的是这些罕见的细胞的隔离;只有在每茶匙5-50 ctc的血液、隔离方法必须非常挑剔和敏感。

第二个主要挑战是广泛的ctc异质性。亚种群不同的表型可能不代表原发性肿瘤,或可能未被发现,这可能会导致不准确的结果或不恰当的治疗选择。因此需要敏感的单个细胞的方法,可以准确地分析从个人ctc基因组和蛋白质组信息。

使用单个细胞的微流体隔离

目前许多技术可用来分离单个细胞如ctc,包括流式细胞仪、流式细胞仪、精密控制、激光显微解剖和微流体设备。后者是一个特别有吸引力的选择,由于他们高吞吐量能力,整合的可能性,低成本,小样本和试剂卷需要的。

孤立的单个细胞依靠利用不同物理特性的细胞,如大小、可变形性,光学特性和惯性,或生物化学性质,如EpCAM和其他细胞表面标记,使用微流体装置中演示了这两种方法。

ctc通常比白细胞,这几个功能微流控设备利用隔离他们的血液样本。基于一个大小的隔离方法涉及使用label-free螺旋微流体装置建立水动力的力量可以从血液迅速隔离ctc。除了廉价生产,系统显示超过85%飙升细胞的复苏。同样,一个acoustic-based微流体装置开发可以有效地分离ctc和白细胞基于细胞大小和密度差异。Acoustic-based这样的方法的优势在于label-free,非接触式和更少的破坏性,使进一步的文化和下游分析细胞。虽然这些方法适合细胞大小变化明显,它们可以减少身体更相似的细胞时有效。

微流控设备等CTC-Chip,而不是利用生化细胞之间的差异。举办一系列的78000μm-sized帖子,涂有抗体上皮细胞粘附分子(EpCAM) CTC-Chip捕获ctc从血液流经芯片。重要的是,这个方法维护细胞的生存能力,使下游分析,这可能是一个问题与一些affinity-based隔离方法。保持高水平的生存能力的重要性已经会见了技术的发展,使容易捕获细胞的分离等的使用chemical-ligand交换反应寡核苷酸适配子,无需样品预处理,允许更多的温柔的释放,随后导致更少的损害细胞。然而,一些问题可能留在affinity-based方法;即如何自信地选择表面标记寻找,和失踪细胞经历epithelial-mesenchymal过渡。

单细胞分析的微流控工具

克服测量的平均人口的局限性和识别样本异质性,几种微流控方法正在开发使基因组、转录组和蛋白质组分析的细胞如ctc在单细胞水平进行。两个相似的方法开发了2015年,inDrops和Drop-seq,实现这一基因条码的细胞,使单个细胞基因表达的同时测量。这两种方法都使用微流体设备co-encapsulate细胞和小珠子提供DNA条形码成水滴,并使更高的吞吐量和更低的成本比之前的技术。

类似的液滴条码的方法最近开发了单细胞蛋白分析。Abseq检测和量化蛋白质在单个细胞使用特定DNA抗体已被贴上了标签。这种方法的主要优点是low-abundance标签(每细胞理论上单个抗体)可以被放大和检测,和多路复用是可能的。另一种方法使多路复用最近发表在《自然通讯,细节一个微流体细胞决议免疫印迹可以测量多种蛋白质的目标个人ctc。这种方法可能会导致增加ctc的识别和援助个性化癌症药物,同时克服挑战,如样品损失与其他方法。

展望未来

在微流控技术的持续发展,很可能这些设备的使用将变得越来越普遍在罕见的隔离和分析细胞如ctc。希望学习更多关于这些细胞的属性和特征可能导致改善癌症的诊断和治疗,有一天使病人真正个性化的方法。