這款經(jīng)過動物模型測試的可穿戴設(shè)備原型可以直接從患者血液中連續(xù)收集活的癌細胞
?

據(jù)麥姆斯咨詢報道，由密歇根大學（University of Michigan）的工程師和醫(yī)生團隊開發(fā)的一款可穿戴設(shè)備可以幫助醫(yī)生更有效地診斷和治療癌癥。

在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上發(fā)表論文的高級作者Daniel F. Hayes表示，“沒有人想要進行活組織檢查，如果我們能夠從血液中獲取足夠的癌細胞，我們可以用它們來進行腫瘤生物學研究，并直接為患者提供醫(yī)療服務(wù)，這就是我們?yōu)橹Φ脑??！?Daniel F. Hayes是密歇根大學Rogel癌癥中心致力于乳腺癌研究的醫(yī)學博士

腫瘤可以在1分鐘內(nèi)將超過1000個癌細胞釋放到血液中去。目前捕獲癌細胞的方法依賴于患者血樣，通常一次的抽取量不會超過一湯匙。即使是癌癥晚期，有些患者的血樣中也沒有癌細胞，典型血樣中一般不會超過10個癌細胞。

只需要在醫(yī)院呆幾個小時，這款新設(shè)備便能夠直接從靜脈血中連續(xù)捕獲癌細胞，并篩選更大量的患者血液。在動物試驗中，與傳統(tǒng)的血液抽取樣本相比，可穿戴設(shè)備中的細胞抓取芯片每毫升血液中捕獲的癌細胞數(shù)量是其3.5倍。

主導(dǎo)該設(shè)備開發(fā)的密歇根大學化學工程系副教授Sunitha Nagrath指出，“這就像是安防攝像頭每隔5分鐘拍攝一張快照和拍攝一段視頻的區(qū)別。如果入侵者在快照之間進入，你就不會發(fā)現(xiàn)它?！?Nagrath同時也是Rogel癌癥中心和密歇根大學生物接口研究所的一員。

研究人員表示，大多數(shù)癌細胞不能在血液中存活，但是那些癌細胞更可能形成新的腫瘤。與原始腫瘤相比，這些通常被稱為轉(zhuǎn)移灶的周邊腫瘤是致命的。這意味著從血液中捕獲的癌細胞可以提供比傳統(tǒng)活檢更好的計劃治療信息。

該團隊與來自科羅拉多州立大學（Colorado State University）Flint動物癌癥中心的獸醫(yī)腫瘤學教授兼臨床研究主任Douglas Thamm合作，使用該裝置對狗進行了測試。他們給健康成年動物注射了人類癌細胞，這些細胞將在幾小時內(nèi)被狗的免疫系統(tǒng)消除，并且沒有持久性影響。

在注射后的兩小時內(nèi)，研究人員給狗注射溫和的鎮(zhèn)定劑并連接到該裝置，該裝置會篩選1-2%的血液。與此同時，每20分鐘對狗進行抽血，血樣中的癌細胞會被相同設(shè)計的芯片收集起來。

該裝置將通常達到烤箱尺寸大小的機器縮小到可以佩戴在手腕上，并連接到手臂靜脈的設(shè)備。為了獲得設(shè)計方面的幫助，工程團隊求助了密歇根大學臨床病理學教授和血庫副主任Laura Cooling，她將負責管理全尺寸系統(tǒng)。

該裝置內(nèi)的綠色電路板控制血泵、肝素注射器和顯示數(shù)據(jù)

Tae Hyun Kim博士表示，“最具挑戰(zhàn)的部分是將所有組件集成到一個裝置中去，并確保血液不會凝結(jié)，細胞不會堵塞芯片，并且整個裝置是完全無菌的?！彼贜agrath的實驗室獲得了電氣工程博士學位，現(xiàn)在是加州理工學院（California InsTItute of Technology）的博士后研究員。

他們制定了將血液與肝素（一種抗凝血的藥物）混合的方案，以及殺死細菌而不會傷害芯片上的細胞靶向免疫標記物或抗體的滅菌方法。Kim還在包含電子原件和癌細胞捕獲芯片的3D打印盒中封裝了一些最小的醫(yī)療級泵。

該芯片本身是一項新技術(shù)，成為了Nagrath實驗室捕獲率最高的裝置之一。它使用了納米材料氧化石墨烯來制造抗體尖端分子鏈的密林，使其能夠捕獲流經(jīng)全血中超過80%的癌細胞。該芯片還可以用于培養(yǎng)捕獲的癌細胞，以生成更大的樣本用于進一步分析。

針對該裝置的下一步，團隊希望提高血液處理率。然后，在Thamm的帶領(lǐng)下，他們將使用優(yōu)化的系統(tǒng)捕獲來自癌癥中心，作為患者的寵物狗身上的癌細胞。目前，Nagrath實驗室正在開發(fā)面向犬乳腺癌細胞表面蛋白質(zhì)的芯片。

Hayes預(yù)計該裝置可以在未來3到5年內(nèi)開始進行人體試驗。通過該裝置幫助醫(yī)生查看癌細胞是否正在制造作為靶點的腫瘤分子，以用于新型抗癌藥物的研究，進而用于幫助優(yōu)化人類癌癥患者的治療。

Hayes總結(jié)道，“這就是精準醫(yī)療的縮影，在現(xiàn)有腫瘤學領(lǐng)域也是令人振奮的研究成果?！?/p>