快速無創的精準醫療——循環腫瘤細胞CTC用于個性化藥敏檢測

發布時間:2017-05-26 15:18     文章來源:medical research     作者:Harley

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        當今時代,威脅人類健康的主要有三大類疾病,即心腦血管疾病、癌癥和糖尿病。隨著科技和醫療技術的進步,癌癥的研究和治療取得了一定的進展,但是一直未被攻克。當前,治療癌癥最多的還是采用化學療法,然而大部分化學療法仍然是低效率甚至無效果的?;Я品ǖ淖芴逍Ч喜?,究其原因,通常是選擇的治療方法和具體患者的病癥沒有密切對癥好。值得高興的是,精準醫療的時代已經來臨,精確診斷和治療相結合的個體化醫療途徑可能能緩解該問題。
        目前,主流的個體化醫學方法是個體基因組學檢測,即基于基因突變的檢測為個體選擇精準治療方案。然而,基因突變和藥效之間的關系并不是全然已知的。雖然,現有研究獲取了大量基因與藥效關系的數據,但基因突變也有著長尾效應,意味著大量稀有的、未被研究透徹的突變積累占據了不小的比例。更何況,基于基因組學的方法忽略了廣泛存在的表觀遺傳學變化等因素,這使得基于基因組學的藥敏預測常常存在很大的偏差。對于腫瘤學家而言,直接的功能診斷能彌補以上這些缺點,也是研究者們夢寐以求的方法。
       用于精準醫療的直接方法是指將腫瘤細胞組織通過培養來進行抗癌藥物的直接篩選,從而選擇最佳治療方案。腫瘤的培養方法有多種,各有優劣。比如2D細胞培養,利用條件性重編程方法,使用放射后的成纖維細胞作為feeder layer,添加生長因子的培養基和ROCK抑制劑培養細胞,使細胞快速增殖,條件重編程培養的好處是迅速獲得大量細胞,并保留細胞間的異質性。器官型培養與上述2D培養相比,還可保留腫瘤的3D結構和細胞異質性,但仍然不能完全模仿體內環境。病人來源移植瘤方法使用移植瘤進行藥敏測試,優點在于腫瘤處于體內環境,是實體瘤狀態,也有腫瘤微環境的支持;但缺陷在于一方面培養足夠的荷瘤小鼠費時極長,可能動則需要6-8個月,成本也很昂貴,其次由于使用免疫缺陷的小鼠,也不盡然能模擬真正的體內環境。為了盡可能重現真實的腫瘤環境,一些研究者發明了特別的裝置,用于在原位進行藥敏檢測,但毫無疑問,這些方法對病人而言有危險。
         為了在不影響腫瘤組織的前提下進行腫瘤培養,基于此考慮,循環腫瘤細胞(circulating tumor cell, CTCs)開始進入科學研究者的視野。循環腫瘤細胞的方法可直接從血液中分離腫瘤細胞,避免對腫瘤組織進行侵入性擾亂。CTC雖然數量少,但分離和培養都較為困難。但在2015年的一篇Science中,作者使用微流控技術CTC-iChip,高效地將CTC和普通血細胞進行分離,并且在測試一系列培養條件后發現,CTCs在低氧(4% O2)、無血清并添加EGF和FGF的培養液中成球培養,增殖能力最強。其中,非粘連培養是最關鍵的,因為在粘連的單層細胞培養中,CTCs會在分離數代后老化。接下來,研究者使用這些體外成功培養的細胞制成panel,測試多種藥物或組合對各組細胞的殺傷效果,并發現結果與臨床藥效高度吻合。該文獻揭示了液體活檢用于直接藥敏測試的可能。
隨著生物科技的發展,精準醫療在技術層面正日趨成熟。毫無疑問精準醫療能提高臨床治療質量,降低醫療費用。CTCs的體外捕獲培養將精準醫療的直接檢測方法上升到無創,且相比PDX培養周期更短,成本更低,可預見其將會在精準醫療時代獲得廣泛的應用。