近年來血液檢測技術突飛猛進，但單純藉由血液檢測找出腫瘤仍然不容易，尤其是對於早期檢測而言。儘管血液檢測研究已知許多類型的癌症與特定來源（例如肺癌和乳腺癌）有關，加上多項癌症早期檢測 ( multi-cancer early detection, MCED ) 測試領域蓬勃發展，但檢測通常仍是涉及細胞，具有侵入性。循環腫瘤細胞 ( circulating tumor cells, CTC ) 的稀有性( rarity )和缺乏可靠的生物標記，來區分它們與周圍血球細胞，仍然是臨床面臨的重要挑戰。
找出稀有的 CTC 是科學家想突破的困境
澳洲雪梨科技大學 (University of Technology, UTS) 的研究人員，希望藉由開發新的生物技術－高通量靜態液滴微流體 ( high throughput Static Droplet Microfluidic, SDM ) 設備來改變這種狀況。它可以快速檢測從癌症源頭分裂，進入血液的循環腫瘤細胞，為早期發現、監測和治療提供了良好的基礎。
UTS 生物醫學工程學院 Majid Warkiana 教授說：「在一毫升血液，數十億個血球細胞中，就可能存在一個腫瘤細胞，這使得它很難被發現。但我們新研發的檢測技術有 38,400 個槽 ( chambers )，能夠以單細胞分辨率分離和分類外周血中代謝活性 CTC 的數量。」 SDM 可以通過與乳酸( lactate )廢物的獨特代謝特徵挑選出腫瘤細胞。另外，Warkiani 教授也表示：「早在 1920 年代， Otto Warburg 博士發現癌細胞會消耗大量葡萄糖，因此會產生更多的乳酸，因此，我們的設備便利用此特性，檢查細胞周圍酸化的 pH 敏感螢光染色，監測單個細胞的乳酸增加情況。一旦 SDM 對問題細胞發出警報，它們就可以進一步進行遺傳與分子分析，以確定來源並為治療提供訊息。」
根據美國 CDC ( Centers for Disease Control and Prevention ) 的數據，循環中的腫瘤細胞 ( CTC ) 也是轉移的前兆，在過程中癌症會移轉至其他器官，美國每年約有 600,000 人死於癌症，其中 90% 是由 CTC 造成的。這項設備檢能測測出極少量 CTC ，研究這些細胞可以深入了解癌症轉移的生物學原理，提供新療法的研究方向。
新高通量靜態液滴微流體設備，可加速 CTC 篩檢速度並普及化
由於設備的小型化和槽化能力，能夠以單細胞分辨率精確測量 125 pL 液滴內不同類型癌細胞的乳酸生成。此外，研究團隊比較了來自健康供體的白血球細胞與癌細胞的代謝組學活性，並顯示了區分它們的能力。為進一步證明臨床相關性，在人類健康血液中加入了癌細胞系，並從白血球細胞中檢測出癌細胞。最後，在 8 個臨床前小鼠模型上測試了包括具有三陰性乳腺癌 ( Triple-Negative Breast Cancer, TNBC ) 的同系 67NR（非轉移性）和 4T1.2（轉移性）模型以及12 週大的轉基因小鼠。結果顯示，使用所提出的 SDM 設備能夠從血液中精確地區分代謝活躍的 CTC 。 工作流程簡單而可靠，可以消除對 CTC 單細胞分析所需的專業設備和知識的需求，並加速癌細胞的代謝篩檢。
該設備不需依賴高端設備，還可以直接由醫療人員操作，因此民眾可以直接到診所中接受檢測，為患者帶來更少侵入性和更低的風險。透過評估血液樣本中的腫瘤細胞來管理癌症的侵入性遠低於組織活檢，使醫療人員更容易進行重複測試，並監測患者對治療的反應。開發團隊對 SDM 深具信心，因此申請了臨時專利，並計劃未來將該設備商業化。
參考資料：
1. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566322010065?via%3Dihub
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