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Science子刊:激光设备Cytophone可检测甚至杀死血液中的肿瘤细胞,有潜力改善黑色素瘤筛查和治疗

来源:本站原创 2019-06-22 12:00

2019年6月22日讯/生物谷BIOON/---肿瘤将细胞释放到血液中,这可以揭示癌症正在生长并扩散到身体的其他部位。如今,在一项新的研究中,来自美国、俄罗斯和德国的研究人员报道他们能够将一种激光设备瞄准皮肤癌患者的手,并检测这些稀缺的在血液中流动的肿瘤细胞。这种设备有朝一日可能能够改善对黑色素瘤的筛查。它还可能帮助医生监测治疗是否有效,甚通过杀死这些在血液中漫游的细胞来抑制原发性肿瘤的扩散。相关研究结果发表在2019年6月12日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“In vivo liquid biopsy using Cytophone platform for photoacoustic detection of circulating tumor cells in patients with melanoma”。
图片来自E.I. Galanzha et al., Science Translational Medicine (2019)。

德国汉堡-埃彭多夫大学医学中心医学肿瘤学者Klaus Pantel(未参与这项新的研究)表示,“令人着迷的是,能够通过皮肤检测这些循环肿瘤细胞(circulating tumor cell, CTC)。”但他和其他人提醒道,在这种设备能够帮助黑色素瘤患者之前,仍有许多研究工作要开展。

大多数正在研究检测CTC方法的科学家们都是从患者的血液中寻找它们。对于患有晚期乳腺癌、结肠癌或前列腺癌的人,医生可以要求进行商业测试,对这些患者的血液中的CTC进行计数。但是,这些方法通常不能检测早期癌症释放的少量癌细胞,而且它们也不适用于黑色素瘤,这是因为这种癌症释放的癌细胞并不显示这些测试方法用来检测CTC所需的主要表面标志物。

在这项新的研究中,鉴于想要改进其他方法,在美国阿肯色大学医学院生物医学工程师Vladimir Zharov的领导下,这些研究人员将激光与一种超声探测器相结合,构建出他们称之为“Cytophone”的设备---这是因为这种设备通过声学手段检测细胞。当他们将Cytophone的激光照射在动物或人的皮肤上,使得它的光线穿过皮肤几毫米进入近表面血管时,任何经过的黑色素瘤细胞都会因它们的黑色色素---黑色素---而轻微发热。这种无害的加热产生的微小声波可被超声探测器检测到。

当Zharov及其团队将这种设备对准一个人的手几秒钟到一个小时,并在大量的吸收能量较少的红细胞的背景噪音中寻找信号时,他们在19名健康志愿者中没有检测到CTC。但在28名黑色素瘤患者中,有27人出现CTC信号尖峰。

Zharov团队报道Cytophone能够检测1升血液中的单个CTC细胞,这比在通常的7.5毫升血液样本中检测CTC的其他检测方法灵敏1000倍。这种设备还可检测到有潜力生长并杀死癌症患者的小血凝块。

一个有趣的现象是,当这些研究人员将激光调到更高但仍然安全的能量水平时,他们还发现患者的CTC水平在一小时内下降,这是因为这种设备显然正在破坏血液中的癌细胞,而不会引起任何副作用。Zharov说,虽然这不太可能完全消除人体内的癌症---原发性肿瘤或转移性肿瘤将继续释放癌细胞,但是Cytophone可能用于增强癌症药物的作用。

Zharov说,这种设备可能用于追踪抗癌药物是否起作用---如果起作用的话,患者的CTC水平应当会下降。他和他的同事已经为Cytophone申请了专利,并成立了一家公司进一步开发它。“你可以每隔3个月进行定期监测,看看黑色素瘤是否会复发。”他指出,它还可能作为皮肤检查的附加组件,用于改善对黑色素瘤的筛查,就像乳腺癌的乳房X线照片一样。Zharov设想通过利用金纳米颗粒标记患者的CTC细胞,这些金纳米颗粒就像黑色素一样导致这些癌细胞升温,这样就可利用这种设备检测或监测其他的癌症类型。

不过,Pantel和其他人提醒道,这些应用还有很长的路要走。首先,Zharov团队仅测试了3名患有早期黑色素瘤的患者。美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心肿瘤学者Anthony Lucci表示,“他们仍需通过测试更多的患者来证实他们能够在早期癌症患者中找到[CTC]”。

美国麻省总医院机械工程师Shannon Stott表示,这些研究人员还需要探索Cytophone是否能够在皮肤颜色更深的患者中找到CTC---这些患者的正常细胞中较高水平的黑色素可能让Cytophone很难区分任何癌细胞。她说,就目前而言,“这是一项非常酷的研究,有不错的前景。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Jocelyn Kaiser. Laser detects tumor cells in bloodstream, potentially improving melanoma screening and treatment. Science, 2019, doi:10.1126/science.aay3695.

Ekaterina I. Galanzha et al. In vivo liquid biopsy using Cytophone platform for photoacoustic detection of circulating tumor cells in patients with melanoma. Science Translational Medicine, 2019, doi:10.1126/scitranslmed.aat5857.
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