近年来血液检测技术突飞猛进，但单纯借由血液检测找出肿瘤仍然不容易，尤其是对于早期检测而言。尽管血液检测研究已知许多类型的癌症与特定来源（例如肺癌和乳腺癌）有关，加上多项癌症早期检测 ( multi-cancer early detection, MCED ) 测试领域蓬勃发展，但检测通常仍是涉及细胞，具有侵入性。循环肿瘤细胞 ( circulating tumor cells, CTC ) 的稀有性( rarity )和缺乏可靠的生物标记，来区分它们与周围血球细胞，仍然是临床面临的重要挑战。
找出稀有的 CTC 是科学家想突破的困境
澳洲雪梨科技大学 (University of Technology, UTS) 的研究人员，希望借由开发新的生物技术－高通量静态液滴微流体 ( high throughput Static Droplet Microfluidic, SDM ) 设备来改变这种状况。它可以快速检测从癌症源头分裂，进入血液的循环肿瘤细胞，为早期发现、监测和治疗提供了良好的基础。
UTS 生物医学工程学院 Majid Warkiana 教授说：“在一毫升血液，数十亿个血球细胞中，就可能存在一个肿瘤细胞，这使得它很难被发现。但我们新研发的检测技术有 38,400 个槽 ( chambers )，能够以单细胞分辨率分离和分类外周血中代谢活性 CTC 的数量。” SDM 可以通过与乳酸( lactate )废物的独特代谢特征挑选出肿瘤细胞。另外，Warkiani 教授也表示：“早在 1920 年代， Otto Warburg 博士发现癌细胞会消耗大量葡萄糖，因此会产生更多的乳酸，因此，我们的设备便利用此特性，检查细胞周围酸化的 pH 敏感萤光染色，监测单个细胞的乳酸增加情况。一旦 SDM 对问题细胞发出警报，它们就可以进一步进行遗传与分子分析，以确定来源并为治疗提供讯息。”
根据美国 CDC ( Centers for Disease Control and Prevention ) 的数据，循环中的肿瘤细胞 ( CTC ) 也是转移的前兆，在过程中癌症会移转至其他器官，美国每年约有 600,000 人死于癌症，其中 90% 是由 CTC 造成的。这项设备检能测测出极少量 CTC ，研究这些细胞可以深入了解癌症转移的生物学原理，提供新疗法的研究方向。
新高通量静态液滴微流体设备，可加速 CTC 筛检速度并普及化
由于设备的小型化和槽化能力，能够以单细胞分辨率精确测量 125 pL 液滴内不同类型癌细胞的乳酸生成。此外，研究团队比较了来自健康供体的白血球细胞与癌细胞的代谢组学活性，并显示了区分它们的能力。为进一步证明临床相关性，在人类健康血液中加入了癌细胞系，并从白血球细胞中检测出癌细胞。最后，在 8 个临床前小鼠模型上测试了包括具有三阴性乳腺癌 ( Triple-Negative Breast Cancer, TNBC ) 的同系 67NR（非转移性）和 4T1.2（转移性）模型以及12 周大的转基因小鼠。结果显示，使用所提出的 SDM 设备能够从血液中精确地区分代谢活跃的 CTC 。 工作流程简单而可靠，可以消除对 CTC 单细胞分析所需的专业设备和知识的需求，并加速癌细胞的代谢筛检。
该设备不需依赖高端设备，还可以直接由医疗人员操作，因此民众可以直接到诊所中接受检测，为患者带来更少侵入性和更低的风险。透过评估血液样本中的肿瘤细胞来管理癌症的侵入性远低于组织活检，使医疗人员更容易进行重复测试，并监测患者对治疗的反应。开发团队对 SDM 深具信心，因此申请了临时专利，并计划未来将该设备商业化。
参考资料：
1. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566322010065?via%3Dihub
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