激光也会吹泡泡，精确捕捉癌细胞

医疗健康 2017-05-17 10:28 来源：康健新视野（微信号 HealthHorizon）

2017

05/17

10:28

康健新视野（微信号 HealthHorizon）医疗健康

研究的第一作者Yu-Chih Chen领导开发了这种可以通过激光单个释放特定细胞的芯片。（图片来源： Michigan Engineering）

芯片上的器官日益成为了科学研究人员较为喜欢的一种研究手段，将不同种类的细胞在芯片上营造出微流体培养环境，从而可以在某种程度上模拟真实器官的部分功能。

科学家们已经开始尝试通过芯片上的器官来了解疾病和开发新的治疗方式——比如癌症。

对于癌症来说，癌细胞在微流体芯片上的研究，有望帮助我们揭开癌细胞转移的奥秘。如何能够让单个的细胞从芯片上实现无损的精准释放，是对癌细胞“进化”过程研究的前提。

为此，来自密歇根大学的研究人员开发了一种新型的微流体芯片，可以实现单个细胞的筛选和无损释放。研究发表在《ACS NANO》上。

新式芯片的设计原理示意图。（图片来源：ACS NANO）

在芯片的底部是由碳纳米管-聚碳纳米管 - 聚二甲基硅氧烷复合材料。当癌细胞在复合材料的表面“落户”后，它会吸附到表面。如何能够巧妙的实现单个细胞的释放呢？研究人员在细胞附近从外部对芯片给予纳秒级别的激光短脉冲，光能量被碳纳米管吸收后，使得纳米管升温。纳米管和聚二甲基硅氧烷之间滞留的空气因而膨胀，膨胀后的气体穿过聚合物层使得细胞温和的与芯片底部分离，得到释放，就像在吹泡泡一样。

激光产生气泡释放细胞的过程。（图片来源：Yu-Chih Chen, Yoon Lab）

研究进一步验证，这种释放方式能够保留细胞的活力、膜蛋白和mRNA表达水平。这种精确的释放是非常具有挑战性和研究意义的。表面蛋白质不被破坏是用于鉴定癌症干细胞的重要途径。

项目的领导者，来自电气工程和计算机科学的 Euisik Yoon教授表示，终极目标是要找出是什么驱动这些癌细胞的“自我更新”过程，使这些侵略性癌细胞表现得像干细胞。

这种癌症干细胞，能够通过打开或者关闭不同的基因，分裂并变成不同种类的癌细胞。如果我们可以关闭干细胞样的特性，癌症就无法生长和扩散。

有了这种新型微流体芯片的帮助，研究人员就可以找到癌症干细胞“自我更新”的关键性基因。

无损的精准细胞释放意味着在芯片上，来自同一原始癌细胞分裂来的姐妹癌细胞，可以轻松的进行比较，科学家们有望通过这一点对癌细胞谱系进行精确的基因分析。这种芯片研究可以用来探讨癌细胞是如何实现分裂和转移，还可以解释为什么一些癌细胞会对药物产生耐药性。

第一作者Yu-Chih Chen表示，如果我们能够鉴定出一些关键基因，或者潜在的药物靶点，那么药物研究人员就可以开发一种化合物来靶向它。

在未来，癌症有望实现研究人员称之为“功能性治愈”的治疗状况，类似HIV的管理。癌症并不一定必须根除。如果我们可以停止癌症的生长和转移，那么就可以使癌症患者过上健康的生活。

参考资料

[1] 'Sister cell' profiling aims to shutdown cancer metastasis

[2] Selective Photomechanical Detachmentand Retrieval of Divided Sister Cells from Enclosed Microfluidics forDownstream Analyses

来源：康健新视野（微信号 HealthHorizon）

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