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新技术可以对癌细胞进行详细的遗传分析

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-04-14浏览次数:1774

ANN ARBOR - 从血液样本中完全分离癌细胞的新方法,允许对癌细胞进行全面的遗传分析,以帮助医生更有效地靶向肿瘤并监测治疗。

这是对当前方法的显着改进,因为它还包括单个患者中癌细胞之间的变化。 “这可能是一场完全不同的游戏,”密歇根大学高级医师,自然传播研究高级教授马德琳和西德尼福布斯肿瘤学家Max Wicha说。

早期技术意味着平衡有限的癌细胞亚群的完整遗传谱之间的权衡,或捕获大多数癌细胞并仅寻找少数基因。因此,遗传谱通常忽略了重要的癌细胞群 - 包括被认为在体内传播癌症的细胞。

“我们的芯片可以捕获纯循环肿瘤细胞,然后提取遗传信息而不会被红细胞和白细胞污染,”该研究的高级作者,电气工程和计算机科学教授Euisik Yoon说。

许多现代抗癌药物通过跟踪具有某些基因的细胞起作用 - 这些基因标志着它们作为癌细胞的身份。然而,这些基因在患者的癌细胞群中不是均匀活跃的,并且在治疗过程中可能发生变化。

重复的活组织检查以监测肿瘤是痛苦的并且对患者具有潜在危险。从血液样本中捕获癌细胞提供了一种非侵入性方法,以查看癌症是否已消失或对治疗有抵抗力。

“它不仅可以让你选择靶向治疗,还可以通过验血来监测这些疗法对患者的影响,”Wicha说。

使用这种方法,该团队从21名乳腺癌患者的血液中收集并分析了666个癌细胞。

遗传分析证实,即使在单个患者中,癌细胞通常表现也非常不同。 Wicha的研究小组此前已表明癌症转移是由具有干细胞特性的癌细胞介导的。尽管癌症干细胞仅占肿瘤细胞的百分之几,但它们在血液中构成的癌细胞比例更高。在该研究中,从血液样品中捕获的约30-50%的癌细胞显示出干细胞样特性。

通过抓住细胞表面上的蛋白质从患者血液中捕获干净但不完整的癌细胞样本的技术特别容易被遗漏。茎样细胞位于两种更典型的细胞类型之间,这意味着它们不显示一致的蛋白质标记。

为了从一小瓶血液中获得干净,无偏见的癌细胞,该团队开始使用一种技术通过根据细胞大小对血液样本进行分类来去除血细胞。从十亿个血细胞中的约一个癌细胞开始,该步骤每个癌细胞留下约95个血细胞。然而,对于详细的遗传分析,这仍然是太污染。

研究人员称新的Hydro-Seq方法去除最后的血细胞,然后分析每个细胞。

关键技术是带有通道和腔室系统的芯片。它通过每个腔室中的排水管吸入液体以捕获癌细胞一次,并且当癌细胞到达时,排出管被阻塞。一旦腔室被阻塞,通道中的细胞就会通过它并被吸入下一个腔室。然后,为了从芯片中“清洁”血细胞,它们将清洁液体通过芯片并再次将其拉出,从而带走几乎所有其他污染细胞。

该团队通过清洗分离的癌细胞样本完成了基因谱。他们追踪细胞的“转录集” - 基本上是每个细胞读取和使用DNA的快照。这揭示了细胞的活跃基因。

他们用条形码珠捕获了转录组,这种方法迄今为止很难用于小细胞样本。团队将条形码珠子放入每个腔室,然后在破坏细胞膜之前关闭腔室。这会释放RNA - 最近从细胞DNA中读取的遗传密码的一小部分 - 因此RNA附着在珠子上的条形码遗传密码上。然后,团队可以分别分析每个单元格的内容。

“以前,我们可以使用染色方法一次测量两到三个基因,但现在我们可以通过一次测量每个细胞数千个基因来完全了解循环肿瘤细胞,”UM助理研究科学家Yu-Chih Chen说。电气工程和计算机科学研究和共同第一作者。

癌症治疗可能是一个移动的目标,癌症改变了他们的基因表达,因为药物杀死一些细胞而不是其他细胞。密苏里大学内科学助理教授Monika Burness预计将使用新设备跟踪即将进行的药物试验中患者的进展情况。

“这是一种非常强大的监测工具 - 在细胞水平 - 治疗对肿瘤随时间的影响,”Burnes说,他为癌症患者研究了新的药物治疗方法。