由加州大学洛杉矶分校的研究人员领导的一个小组开发了一种结合抗体为基础的循环肿瘤细胞(CTC)捕获和二硫裂解驱动的CTC释放的方法，该方法可以高效、快速地纯化细胞，用于下游分子分析。
研究人员设想使用共价化学为基础的纳米结构硅衬底，称为“点击芯片”，在microRNA分析中识别基因重排，以潜在评估肺癌的治疗反应和疾病进展。
加州大学洛杉矶分校分子和医学药理学教授曾宪容解释说:“在过去，我们将这些捕获的抗体涂在微流控芯片的纳米纤维上，这增加了抗体和ctc上抗原之间的接触。”“虽然芯片选择性地捕获血液中的CTC，但一些白细胞(wbc)也会非特异性地粘附，[需要]染色以从视觉上区分CTC和wbc。”
Tseng补充说:“我们想找到一种更好的方法来减少抗体的消耗，同时提高工具的灵敏度，同时最小化WBC背景噪声。”
在一个概念验证发表的研究上个月在科学的进步， Tseng和他的团队展示了Click Chip量化来自非小细胞肺癌(NSCLC)样本的CTCs基因重排的能力。
加州大学洛杉矶分校的研究小组设计了一种定制的微流控芯片，该芯片集成了四氮锌抗体(Tz)接枝硅纳米线衬底和修饰的微通道网络，以诱导混沌混合。
为了进行双正交结扎介导的CTC捕获，研究人员将反式环辛素(TCO)修饰的捕获抗体移植到血液样本中的CTC上。当血液样本通过芯片时，Tz和TCO会发生反应，并立即堵塞ctc。Tseng将TCO和Tz分别比作安全带的雄性和雌性部分，它们会一起“咔咔”作响。
Tseng解释说，研究人员随后将分子“安全带”暴露在二硫裂解剂中，该裂解剂会切断抗体为基础的固定靶向CTC的栓链，同时忽略非特异性捕获的白细胞。从分子键中释放出来的ctc带着最少的杂质流出芯片。
据曾说，研究人员可以使用100个μl和3ml液体样品在每次运行的Click芯片。
在这项研究中，Tseng和他的团队通过将200个带有ROS1突变的epcam阳性NSCLC细胞添加到含有人类白细胞的培养基中，优化了Click Chip。在洗掉多余的抗体后，研究小组将ctc通过Click芯片，随后使用荧光显微镜对细胞进行计数。
然后，研究小组将Click Chip的双正交结扎介导的CTC捕获能力与传统的抗epcam介导的CTC捕获能力进行了比较，该技术名为NanvoVelcro，是Tseng团队之前开发的，流速为1毫升/小时。
研究小组发现，使用0.1 ng的TCO-anti-EpCAM, Click Chip的CTC捕获效率约为94%。相反，研究人员看到了这一点NanoVelcro当使用相同数量的抗体时，芯片的捕获效率较低，约为46%，WBC污染较高。
Tseng的团队随后研究了不同流速对“点击芯片”捕获效率的影响。找到1毫升/小时的最佳流速后，研究小组将Click Chip的性能与基于磁珠的细胞排序方法进行了比较。该团队发现，基于磁珠的工具仅表现出约24%的捕获效率和更高的WBC污染。
研究人员随后测量了Click Chip释放ctc的能力。注入200μl的二硫裂解剂注入到装置中，研究小组发现1 ml/小时的流速提供了最高和最稳定的细胞数量。
然后，研究小组使用Click Chip检测和量化从非小细胞肺癌患者分离的CTCs中ALK和ROS1致癌基因重排的能力。研究人员收集了12名非小细胞肺癌患者在克唑替尼癌症药物治疗前后的血液样本，以及6名健康对照组的血液样本。7例NSCLC患者有ALK重排，5例有ROS1重排。
Tseng的团队使用每个患者的两管2ml血液样本，在Click Chip中进行CTC捕获、免疫染色、CTC枚举和CTC纯化，然后进行逆转录酶(RT)液滴数字PCR分析，以检测和量化重新排列的ALK或ROS1转录本的拷贝数。
加州大学洛杉矶分校的研究人员发现，每个NSCLC患者的血液样本中都有0到36个ctc。他们还在所有12例患者中检测到ALK或ROS1重排阳性，这与最初诊断时收集的组织活检结果一致。
Tseng的研究小组还监测了两名发生ALK或ROS1重排的NSCLC患者在克唑替尼治疗期间的治疗情况。在这两例患者中，研究小组发现，随着时间的推移，患者的CTC计数与肺部肿瘤负荷的影像学观察结果一致。因此，研究人员认为，Click Chips可以作为评估危重癌症患者治疗反应和疾病进展的工具。
据资深作者、加州大学洛杉矶分校助理项目科学家Yazhen Zhu介绍，Click Chip平台可以在30分钟内从样本中纯化ctc。
同时，Tseng承认他的团队在研究中遇到了一些限制，包括试图从小的患者队列中收集足够的有用数据。他指出，在未来的工作中，他的团队将需要更多的患者队列来验证该工具的可行性、敏感性和特异性。
然而，Tseng说，他的团队一直在为六种不同的实体肿瘤储存血液样本，他相信这将有助于未来的回顾性研究。该公司目前正在与多个学术团体合作，包括Cedars-Sinai医学中心和加州大学洛杉矶分校医学院，为未来的研究收集血液样本。
朱教授说，研究人员最初将使用Click Chip从来自肺癌、肝癌和前列腺癌的实体肿瘤样本患者中捕获和纯化CTCs，最终扩展到其他癌症，如乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌。
虽然该团队最初专注于将Click Chip应用于癌症研究，Tseng认为该方法有可能用于无创产前检测(NIPT)领域。曾的团队此前曾使用NanoVelcro分离循环胎儿有核母细胞的细胞。
Tseng说:“随着Click芯片的罕见细胞纯化性能的提高，可以想象，该设备可以用于纯化罕见的循环胎儿有核细胞，[如]循环滋养层，用于下游单细胞全基因组分析，[铺平]实施NIPT的道路。”
Tseng指出，加州大学洛杉矶分校最初在2018年为与Click Chip相关的IP申请了临时专利，他预计该校将在2023年获得专利批准。
Tseng说，由于其效率，Click Chip可能比其他CTC捕获方法更具成本效益。他还强调，该平台消耗很少的捕获剂，并快速、温和地恢复聚集的ctc和保存良好的mRNA，有利于下游分子分析。
虽然研究人员还没有将Chick Chip商业化的具体计划，Tseng说UCLA对商业化合作伙伴持开放态度。此外，他推测该团队可能会通过CytoLumina进一步开发该技术，CytoLumina是他之前成立的一家初创公司，开发用于分离ctc的vwin德赢ac米兰合作纳米尼龙搭扣技术。