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循环肿瘤细胞捕获及单细胞分析样机在大连研制成功
2018-09-06 09:09
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来源:科技部 
    由大连医科大学牵头,与中国科学院深圳先进技术研究院等多家单位合作,在国家科技计划支持下,历经三年研发,成功构建了具有自主知识产权的循环肿瘤细胞(circulating tumor cell,CTC)捕获及单细胞分析样机,显示出较好的应用前景。
    CTC是存在于患者外周血中的各类肿瘤细胞的统称,对其进行捕获及分选有助于肿瘤转移风险的预测和判断,可提供治疗反应及预后等重要疾病信息,还可以进一步从单细胞水平进行基因测序等分析,指导个性化用药,实现肿瘤精准治疗。与组织活检不同,CTC检测作为液体活检的主要成分,仅需抽取几毫升外周静脉血,具有无创、便捷,可反复操作等优点。然而由于CTC数量稀少并具有异质性,目前CTC捕获和分选在技术上存在巨大挑战,成为制约其应用于临床的主要瓶颈。微流控芯片技术具有可精确操纵目标细胞、检测精度高、成本低廉等突出优点在诸多技术中异军突起,正在成为CTC高效检测的关键技术之一。
    该团队应用微流控芯片技术,构建了三款各具功能的CTC捕获装置和一款单细胞检测装置(见下图)。分别为“确定性侧向位移(Deterministiclateral displacement,DLD)单一芯片捕获装置”、“DLD芯片和磁场负性分选芯片一体化的联合捕获装置”和“CTC捕获及原位鉴定联合装置”。其中DLD单一芯片捕获装置利用确定性侧向位移阵列原理将CTC和血细胞分离,分选效率达95.26%以上,白细胞去除率也可达到96.5%以上。为了提高CTC分选纯度,最大程度排除白细胞的干扰,将DLD芯片和磁场负性分选芯片相结合构建了一体化的联合捕获装置,其分选性能在DLD芯片分选的基础上再次去除80%的白细胞。CTC捕获及原位鉴定联合装置将CTC的捕获识别和荧光免疫染色鉴定在单一的栅栏结构芯片内序贯完成,实现了富集、捕获和鉴定分析一体化。
    与国际公认的CTC捕获装置Cellsearch分选系统相比,它们不仅拥有出色的检测效率,更具有所需血液量少、成本低、时间短等优势。已经通过大连医科大学附属第二医院、北京大学人民医院等多家临床单位应用,证实该装置捕获效率达95%以上。
    研发的“单细胞检测装置”,通过对单个细胞阻抗脉冲信号的识别,实现了CTC在微流控芯片封闭系统内的高效、无污染的单细胞分选,为进一步进行单细胞分析提供了保证。经肺癌细胞的测试,该装置可以完成单个细胞的精确分选和分析。 
    目前,该套样机相关核心技术已经申请专利22项,其中发明专利14项,获批准授权7项。
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