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癌症最可怕的,往往不是原发肿瘤本身,而是它的转移。转移被认为是全球癌症相关死亡的首要原因。
医学界常引用的说法是,大部分癌症死亡都与肿瘤转移有关。
如今,中国科学家想出了一个大胆的办法:在血液里装一个"黑洞",把那些四处游荡、伺机转移的肿瘤细胞统统"吸"走。
据《南华早报》报道,以上海交通大学为首的研究团队研发出一种首创的血液净化装置,能够清除在血液中循环的游离肿瘤细胞,有望防止某些癌症的复发和转移。
研究人员把这个平台称为"黑洞系统"。相关论文发表在《自然》旗下期刊《微系统与纳米工程》(Microsystems & Nanoengineering)上。
藏在血液里的"种子"
肿瘤是怎么转移的?论文指出,转移过程中的一个关键环节,是循环肿瘤细胞的扩散。
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这些细胞会从原发肿瘤或已经转移形成的继发病灶上脱落,进入血液循环。它们就像随风飘散的"种子",一旦在远处的组织中"落地生根",就会长出新的肿瘤。
不过,血液对循环肿瘤细胞来说也是一个危险的环境,绝大多数脱落的癌细胞会在途中死亡,只有极少数能够成功"安家落户"。
即使手术切除了原发肿瘤,血液中残留的循环肿瘤细胞仍可能成为日后复发和转移的隐患。
过去,科学家曾尝试用光动力疗法、纳米材料热消融或三维支架等方法清除这些细胞,但效果和实用性都存在局限。
此外,循环肿瘤细胞在血液中极其稀少,往往每毫升血液中只有寥寥几个,夹杂在数十亿个血细胞之间,想精准挑出它们,难度堪比大海捞针。
一台"肿瘤细胞吸尘器"
"黑洞系统"的工作原理,与血液透析颇为相似。
血液透析是肾衰竭患者常用的治疗方式,通过体外循环滤掉血液中的代谢废物,再把干净的血液输回体内。
在小鼠实验中,一台泵从小鼠的左侧颈动脉抽出血液,让血液流经体外的一个微流控储液器,再通过右侧颈静脉回输到体内。
关键的"捕捉"步骤发生在储液器里。研究人员在其中布置了针对EpCAM蛋白的抗体。
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EpCAM是一种广泛存在于癌细胞表面、却不存在于正常血液成分中的蛋白质。这就好比给癌细胞贴上了一个独特的"标签",抗体可以精准识别并牢牢抓住它们,而不会误伤正常的血细胞。
实验室测试显示,在较低流速下,该系统可以捕获储液器中超过99%的人类乳腺癌细胞。
当流速为每小时1.2毫升时,捕获效率约为95%。研究人员还用表达EpCAM的肺癌和前列腺癌细胞系进行了测试,证明这一方法具有一定的通用性。
微流控技术是在微米尺度的通道中精确操控液体的技术,常被称为"芯片上的实验室"。
存活率从两成升到五成
为了验证实际效果,研究人员在乳腺癌小鼠模型上开展了实验。
当在小鼠外周血中检测到循环肿瘤细胞后,团队通过手术切除了肿瘤。随后,小鼠被分为四组:不做额外治疗、仅化疗、仅血液净化,以及化疗与血液净化联合使用。
结果显示,在研究期间,接受净化与化疗联合治疗的小鼠有一半存活下来。
相比之下,只接受其中一种疗法的小鼠,存活率约为五分之一。而没有接受任何额外治疗的小鼠,无一存活。
研究还发现,经过"黑洞系统"治疗后,小鼠的主要器官没有出现明显的形态学改变,初步显示出较好的安全性。
这一点对未来的临床转化至关重要,因为任何体外循环疗法都必须首先确保不会给患者带来额外伤害。
研究人员设想,这一系统未来可以作为一种安全的术后辅助治疗手段,与紫杉醇等化疗药物配合使用,帮助接受手术的癌症患者降低复发风险。
这项研究的思路颇具启发意义。传统的抗癌策略大多聚焦于"杀灭"肿瘤细胞,而"黑洞系统"则另辟蹊径,选择在癌细胞"落地"之前把它们"拦截"下来。
当然,必须清醒地看到,这项研究目前仍处于概念验证阶段,实验对象是小鼠,距离临床应用还有很长的路要走。
人体血液总量远大于小鼠,如何在合理时间内处理足够多的血液、如何确保长期体外循环的安全,以及并非所有癌细胞都表达EpCAM等问题,都需要在后续研究中逐一解决。
但这项研究为对抗癌症转移提供了一条新的思路。如果有朝一日,癌症患者在术后能像做透析一样定期"清洗"血液,那么肿瘤转移这个癌症治疗中最难缠的"敌人",或许就能被拦在门外。
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