循环肿瘤细胞仪分离CTC技术发展概述

近年来，恶性肿瘤已经成为全球范围内严重危害人类健康及生命的重大疾病之一。肿瘤发生时，多为器官局限性疾病，但最终都会通过血液转移到其他器官，形成肿瘤转移灶，给肿瘤的治疗造成极大的困难。肿瘤远处转移的发生包括局部浸润、渗入血管、随血液循环系统转移并在其中存活、移出血管、在新的部位定居并增殖等几个步骤。进入到血液循环系统的肿瘤细胞被称为循环肿瘤细胞( circulating tumor cell，CTC)，它是肿瘤远处转移能够发生的必要前提。已有研究表明多种上皮肿瘤都会向循环系统中释放CTC，如乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌、直肠癌、宫颈癌和胰腺癌等。

从肿瘤病灶脱离并播散到血液中的肿瘤细胞，数量极少，1mL血液中，大约有5,000,000,000个血细胞，而CTC的含量往往只有1-50个。CTC提示体内肿瘤的存在，是肿瘤转移的重要途径，具有肿瘤病灶分子信息。低损伤、高效、准确富集CTC对于提升肿瘤病人生存率具有至关重要的意义。CTC的富集方法可以分为生物化学特性富集法（亲和性富集法）和物理特性富集法。亲和性富集法主要是根据通过细胞表面特异性表达的蛋白质生物标志物分离靶细胞，包括正向捕获CTC的阳性富集法和负向去除白细胞的阴性富集法。物理特性富集法主要是根据CTC的大小、密度、力学和介电性能等物理特性将CTC筛选出来。

从发展历程来看，循环肿瘤细胞仪分离CTC技术分为四代。

第一代为基于物理特性的粗分离技术。基于物理特性的粗分离技术通过特殊滤膜装置、密度梯度离心将CTC分离出来。这些技术操作简单成本低廉，不依赖细胞表面抗原的表达，捕获的细胞数量多，但是由于CTC物理特性的异质性，难以富集到高纯度的CTC。

第二代为基于生化特性的免疫磁珠技术。基于生化特性的免疫磁珠技术通过免疫磁珠偶联的抗体或多肽正向或负向筛选出CTC。由于技术的限制，早期的磁珠只能达到微米级。随着纳米技术的发展，现在使用的磁珠大都为纳米级，其增大的比表面积增加了与待测细胞的接触几率，更好的分散性降低了对细胞造成的机械性压力，大大提高了CTC的富集率。CellSearch是全球目前唯一同时经过FDA和CFDA批准的用于CTC检测的商业化产品。该产品由于检测灵敏度不高，且无法分离活体CTC，2016年初已停产。

第三代为膜过滤或芯片过滤法。用特定孔径的膜进行CTC与正常细胞的分离，其简单地定义了CTC是大细胞，漏检小粒径肿瘤细胞尤其是肿瘤干细胞，而为了提高捕获效率，则会残留大量的背景细胞，对鉴定造成较大的难度。

第四代为微流控芯片法。根据肿瘤细胞的病理学定义—核质比显著高于正常细胞，采用基于细胞刚性程度、尺寸等物理特性的微流控芯片法。基于细胞大小和变形性差异分选CTC的优势在于：操作过程简单，捕获效率高，能够实现高通量富集，成本远远低于CellSearch，无需依赖表面标志物，分选出的CTC可以用多种抗体进行标志物鉴别。基于细胞力学性质差异分选同基于细胞大小和变形性差异分选一样，装置简单、无需复杂的实验设备、成本低。样品无需标记，不影响CTC分子特性和表面标志物；细胞在微流环境中损伤小，分选后细胞的存活率更高，可继续培养和做后续分析。

目前国初科技（厦门）有限公司提供的第四代微流控芯片技术的循环肿瘤细胞仪用于CTC的分离，创新地实现了非抗体依赖的CTC活性细胞无损捕获，最大限度捕获上皮来源、间质来源以及干细胞来源所有表型循环肿瘤细胞。在非小细胞肺癌细胞、结直肠腺癌细胞、宫颈癌细胞、胃癌细胞、肝癌细胞、乳腺癌细胞的实际分选案例中，循环肿瘤细胞回收率可达95%以上，白细胞、红细胞去除率99%以上。第四代循环肿瘤细胞分选仪将开启肿瘤单细胞分析新纪元。可实时动态检测循环肿瘤细胞，作为组织活检的延展及补充，助力肿瘤精准化、个体化治疗。