來自MIT的科學家們設計了一個微流體裝置,用來對小樣本血液中循環(huán)的漿細胞進行捕獲和計數(shù)。這種技術(shù)只通過常規(guī)的抽血就可以進行,有望減少患者骨髓瘤測試的痛苦。
MIT科學家們設計的微流體裝置可以從血液中分離漿細胞,而不是通常的骨髓中。研究發(fā)表在Nature子刊《ScientificReports》上。
也許很多人覺得這沒有什么稀奇,但對于多發(fā)性骨髓瘤患者來說,骨髓活檢是一件非常痛苦的事情。能夠用血檢代替骨髓活檢對于患者來說,將有著重要的意義,不僅僅是減少痛苦而已。
多發(fā)性骨髓瘤是一種漿細胞的癌癥。漿細胞在骨髓中產(chǎn)生,產(chǎn)生抗體幫助抵御感染。當漿細胞變成癌細胞時,它們會產(chǎn)生異常的蛋白,這種細胞在骨髓中建立之后,最終會滲入到血液中。多發(fā)性骨髓瘤的典型診斷是通過骨髓活檢進行的,通過一個針插入到患者髖骨附近吸出骨髓樣本。臨床醫(yī)生可以通過分離骨髓中的漿細胞來確定它們是否是癌細胞。
來自MIT的科學家們設計了一個微流體裝置,用來對小樣本血液中循環(huán)的漿細胞進行捕獲和計數(shù)。微流體細胞捕獲是基于CD138抗原設計的,CD138在漿細胞上具有高表達,可以用于對血液中稀少的循環(huán)血漿細胞(CPCs)進行定量,以及隨后進行熒光分析。這種技術(shù)只通過常規(guī)的抽血就可以進行,有望減少患者骨髓瘤測試的痛苦。
這款微流體芯片采取了巧妙的魚骨孔道,重復的V型凹槽蝕刻,與魚骨很像。這樣的凹槽使得任何流體(血液樣本)在經(jīng)過微芯片時都會產(chǎn)生漩渦,而不是直接通過。流體中的細胞因而可以與設備內(nèi)壁有很高的機會接觸。在微流體裝置內(nèi)部,微芯片內(nèi)壁是用特定的分子包被的,可以識別和吸引我們想要的細胞。裝置的主要設計是來自此前哈佛大學化學系GeorgeWhitesides團隊。
RohitKarnik博士
文章的聯(lián)合作者之一,來自MIT的RohitKarnik博士和他的團隊利用微流體魚骨設計來捕獲血液中的循環(huán)血漿細胞。他們在微芯片孔道中包被了CD138的抗體。團隊之后用1ml的血液樣本通過微流體裝置,魚骨孔道中的抗體就會捕獲血液中的漿細胞,使其他的血液成分通過裝置。
當漿細胞通過微流體裝置得到了分離,研究人員就會對細胞進行計數(shù),以及對這些細胞進行定性。
模型中展示的細胞捕獲率約為40-70%,并且可以在1ml血液中CPCs數(shù)量<10的低水平進行鑒定,這是現(xiàn)有的技術(shù)難以達到的。
在骨髓樣本中,基于微流體的漿細胞技術(shù)與流式細胞儀分析的數(shù)據(jù)展現(xiàn)了極好的相關(guān)性。說明微流體的設計能夠達到與精密儀器相似的高靈敏度和準確性。
在外周血液樣本中,該裝置在每毫升健康供體血液中檢測到2-5個CD138+細胞的基線,在多發(fā)性骨髓瘤緩解供體的樣本中這一數(shù)據(jù)明顯升高,為20-24個CD138+細胞,而在多發(fā)性骨髓瘤疾病顯示的供體血液中,這一數(shù)據(jù)高達45-184個CD138+細胞。
這些結(jié)果表明,基于這種微流體裝置的細胞捕獲具有非常大的替代骨髓活檢的可能性,不但能夠用作判斷疾病,而且可以用于評估治療方案的有效性。
值得一提的是,團隊指出,緩解期患者循環(huán)血漿細胞表現(xiàn)為比健康供體更高計數(shù)。這些患者在常規(guī)的血液測試中往往是顯示為正常指標。Karnik說,新設備可能會獲取患者疾病狀態(tài)更微妙的信息,即使在緩解期。
這對于正在進行化療的患者來說,有著非凡的意義。
“傳統(tǒng)組織活檢的過程是非常痛苦的,隨之而來的還會有諸如潛在感染等并發(fā)癥,并且往往只能在中心醫(yī)院進行,需要患者穿梭遠距離,”前MIT博士后MohammadQasaimeh表示,“從血液樣本中捕獲漿細胞可以作為一種液體活檢,這是臨床上可以按需要經(jīng)常進行的,并且可以在化療后作為治療效果的診斷和預后測試。此外,來捕獲的細胞可以用做藥物測試,因此可以作為個性化的醫(yī)療工具。”
MIT的微流體裝置,具有和專業(yè)儀器相媲美的精度和靈敏度,并且,對于一些現(xiàn)有檢測手段難以做到的治療跟蹤和預后能提供獨特的指示信息,而捕獲的漿細胞可以用于藥物開發(fā)和篩選治療方案。此外,這種基于血液樣本的活檢不但有望使骨髓瘤患者避免了骨髓活檢的痛苦,同時也避免了骨髓活檢可能發(fā)生的感染和并發(fā)癥。
我們期待這種有力的新型檢測方式,能夠早日應用于臨床,幫助更多的骨髓瘤患者提高生活和治療的質(zhì)量。