Nature Communications:微流控設(shè)備捕獲腦腫瘤脫落的細胞外囊泡

來源：作者：人氣：-發(fā)表時間：2020-02-12 16:36:00【大中小】

精確的癌癥治療依靠獲得有關(guān)腫瘤的分子信息來指導(dǎo)有效的治療決策。由于腦腫瘤的針頭活檢是侵入性的且困難的，因此生物工程師已經(jīng)開發(fā)了捕獲腦腫瘤釋放的細胞外囊泡(EV)的微技術(shù)。囊泡攜帶突變的遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)樣品，引起惡性腫瘤，研究人員希望對其進行分析以優(yōu)化治療方法。

Nature Communications:微流控設(shè)備捕獲腦腫瘤脫落的細胞外囊泡

盡管它們攜帶大量信息，但來自腫瘤的電動汽車是非常小的顆粒，由脂質(zhì)制成，并且相對罕見。因此，研究人員開發(fā)了微流體設(shè)備，可以從患者身上采集少量血液，并捕獲電動汽車及其內(nèi)含物進行分析。Nature Communications報道的工作描述了一種新的微流控設(shè)備EVHB-Chip的開發(fā)，該設(shè)備顯著提高了從小于一滴血液的體積中捕獲電動汽車的能力。

從癌細胞中分離出這些稀有EV的一個主要因素是，它們與來自健康細胞的數(shù)十億EV混合在一起，這些EV似乎是用于改變或增強周圍細胞功能的通信網(wǎng)絡(luò)的一部分。例如，在健康細胞中，電動汽車包含可操縱其細胞微環(huán)境以促進傷口愈合的核酸子集。相反，癌癥電動汽車攜帶的分子會通過血管生成(新血管的形成)，侵襲性和轉(zhuǎn)移來促進癌癥擴散。

在馬薩諸塞州總醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程中心的助理教授Shannon Stott博士的帶領(lǐng)下，生物工程師設(shè)計了帶有交錯人字形表面的微流控芯片。人字形腔室涂有已知與腦腫瘤中發(fā)現(xiàn)的蛋白結(jié)合的抗體，這些蛋白攜帶在電動汽車的表面。人字形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的湍流提高了EV產(chǎn)量，從而增加了EV與腔室壁上的捕獲抗體發(fā)生碰撞的頻率。

研究人員使用EVHB-Chip分析了13例多形性腦腫瘤膠質(zhì)母細胞瘤(GBM)患者的血液樣本。EVHB芯片成功地從所有13位患者中分離出足夠多的腫瘤特異性EV，以分析存在的癌癥基因。分析顯示，高水平的超過50種癌癥相關(guān)基因，包括癌癥特異性GBM突變EGFRvIII。

““直到現(xiàn)在，我們一直主要與循環(huán)腫瘤細胞(CTC)合作，這些腫瘤細胞會從腫瘤中脫落，并且可以使用微流控技術(shù)捕獲，以獲取指導(dǎo)治療決策的信息，” Stott解釋說。“但是，就腦癌而言，CTC可能無法通過血腦屏障。電動汽車的微粒要小得多，更容易從大腦出來進入循環(huán)系統(tǒng)，這就是為什么我們正在磨練微流體技術(shù)來捕獲這些小型電動汽車，并利用它們攜帶的信息來最終優(yōu)化腦癌治療。”

““我們也對這項技術(shù)在小兒腦癌患者中的潛力感到興奮，因為從中只能獲得非常少量的血液，尤其是反復(fù)監(jiān)測治療效果的血液。有效性通過治療過程中捕獲的電動汽車中分子的變化來衡量。” Stott說。