Nat Commun：科学家开发出一种能测定癌症扩散速度的新技术

2021年9月30日 讯 /生物谷BIOON/ --当肿瘤在器官内生长时，其会将细胞释放到血液中，这些细胞就会移动到其它器官并形成新的肿瘤，这一过程称之为癌症转移；近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications 上题为“Measuring kinetics and metastatic propensity of CTCs by blood exchange between mice”的研究报告中，来自MIT等机构的科学家们通过研究开发了一种新技术，成功首次测定了小鼠机体中循环肿瘤细胞（CTCs）的产生率，这种方法还能揭示CTCs一旦被释放到血液中后的存活时间，或有望帮助科学家们深入研究不同类型的癌症在机体中扩散的机制或方式。

CTC对SCLC细胞系循环动力学的比较。

图片来源：Hamza, B., et al. Nat Commun 12, 5680 (2021). doi：10.1038/s41467-021-25917-5

研究者Scott Manalis表示，通故在小鼠之间交换血液并对CTCs进行实时计数，我们就能直接测定CTCs进入机体血液循环中的速度以及其被清除的时间。利用这种新系统，研究人员就能对来自胰腺肿瘤和其它两类肺部肿瘤中的CTCs进行研究。CTCs在患者机体中非常罕见，一毫升血液中大概包含1-10个这样的细胞，近年来，研究人员开发出了新型策略来捕捉这些难以捉摸的细胞，其能够产生关于患者机体肿瘤的大量信息，甚至还能帮助临床医生追踪肿瘤如何对疗法产生反应。

Manalis表示，CTCs对研究人员而言很有吸引力，因为你能从血液中获取CTCs，同时其还能提供帮助研究肿瘤的窗口，这要比对肿瘤直接进行活检容易得多。在小鼠机体中，CTCs甚至更难找到，因为小鼠全身仅有略微多于1毫升的血液，能够研究小鼠机体中的CTCs或能帮助研究人员回答很多问题，比如CTCs被肿瘤脱落的速度到底有多快？其在血液循环中能存活的时间到底有多长？以及其播种新肿瘤的效率到底有多高？等等。

为了尝试回答这些问题，研究人员设计了一种新系统，其能帮助他们从患有肿瘤的小鼠机体中移除血液并注入另外一只健康的小鼠体内；通过一根单独的管子，健康小鼠机体中的血液就会流回至患有肿瘤的小鼠体内，该系统包括了两种细胞计数仪（每只小鼠一个），其能检测并从血液中移走CTCs。利用这种设置，研究人员就能在不到一小时内分析来自每只小鼠机体的所有血液，当确定了携带肿瘤小鼠和健康小鼠机体血液中CTCs的浓度后，研究人员就能计算出携带肿瘤小鼠机体中CTCs的产生率，同时还能计算出细胞的半衰期，来衡量CTCs在被从机体中清除之前其在血液中的存活时间。

研究人员利用这一新系统对携带三种不同类型肿瘤的小鼠进行了研究，分别包括胰腺癌、小细胞肺癌和非小细胞肺癌。结果发现，CTCs的半衰期在三种类型肿瘤之间相当相似，数值从40秒到250秒不等；然而不同类型肿瘤之间的产生率却表现出了较大的差异。众所周知，小细胞肺癌具有较高的侵袭转移性，其每小时能脱落超过10万个CTCs，而非小细胞肺癌和胰腺肿瘤每小时则仅能脱落60个CTCs。此前依赖注射在实验室培养的细胞系中的肿瘤细胞的相关研究结果发现，CTCs在血液中的半衰期只要几秒钟，但最新研究结果却发现，内源性的CTCs的半衰期实际上要比这长得多。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25917-5

研究人员还发现，接受CTCs的健康小鼠随后也会进展为癌症转移，即使其仅交换了几千个CTCs；来自小细胞肺部肿瘤的CTCs在受体健康小鼠的肝脏中会形成转移，就好像其在最初形成的肿瘤的小鼠机体中一样。研究者Hamza说道，如今我们意识到，我们注射到健康受体小鼠机体中的CTCs能够开始生长并产生转移，这样我们能在几个月后检测到。观察到这一点让研究人员非常兴奋，因为其证实了这种血液交换技术能被用来在其原生血液环境中温和地注射有活力的CTC样本，而并不需要利用苛刻的体外技术来对其进行富集。

利用这种方法，研究人员希望能研究不同药物疗法影响机体CTCs水平的机制，有了这一新系统，研究人员就能实时分析CTCs的浓度，并能进行相应的药物治疗，从而查看器是如何影响CTCs的半衰期以及产生率的。研究人员还计划利用这一系统研究其它类型的癌症，包括诸如白血病和淋巴瘤等血液癌症等，同时该技术还能用来研究其它类型细胞的循环动态学变化，包括免疫细胞，诸如中性粒细胞和自然杀伤细胞等。综上，本文研究结果表明，研究人员所开发的新技术或能帮助阐明CTCs以及其产生的限速步骤在癌症转移过程中所扮演的关键角色。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Hamza, B., Miller, A.B., Meier, L. et al. Measuring kinetics and metastatic propensity of CTCs by blood exchange between mice. Nat Commun 12, 5680 (2021). doi：10.1038/s41467-021-25917-5