近年新兴的“液体活检”在检测癌症方面,具备传统切片手术无法拥有的多项优点。为了更精准抓到血液中含量极少的循环肿瘤 DNA,我们需要新颖又精准的萃取仪器,新创公司“开启基因”集各路巧思研发出“iCATCHER”,可利用独特方法精准进行目标 DNA 萃取。
以液体活检取代组织切片,开创新局
循环游离 DNA(Circulating Cell Free DNA,ccfDNA)是指游离在细胞外面、没有细胞保护的 DNA,体内所有细胞在坏死后都会释放 cfDNA 到血液中,癌细胞当然也不例外,它们不正常增生后会坏死,释放到周边循环血的 DNA 就称为“循环肿瘤 DNA(Circulating Tumor DNA,ctDNA)”,正常状况下,这些游离物质会被巨噬细胞清除,然而当细胞繁殖快过于清除速率,如肿瘤细胞,将有机会持续游离在循环血液中,故成为低侵入性液体活检/液态检体(Liquid Biopsy)的新宠。
目前最直接的癌症检测方法是活体组织切片(biopsy),医生取样后放到显微镜下观察,才能确认是否有癌细胞。然而组织切片有三大缺点:需动刀、某些器官深层取样困难(比如脑、肺、肝)、以及重复取样困难(每开一次刀都是场风险),因此近年兴起的无创肿瘤检测方法之一“液体活检”,便利用上述循环肿瘤 DNA 现象开启癌症早期诊断及术后追踪新契机,打开另一片市场。
和活体组织切片相比,液体活检出现两大优点,第一:经由体液采样(血液、尿液等),侵入性低;第二:方便追踪药物治疗成果,只要抽血或采集尿液送检,就能分析病情是否已控制住。
液体活检难度极高,关键技术抓取循环游离核酸
然而这方法也有个大障碍——游离核酸在血液中的量非常少。1cc 血液中ccfDNA的含量只有 gDNA(遗传 DNA)万分之一,约 1~20ng;而 ccfDNA 长度约 150~200bp,只有 gDNA 长度的一百万分之一,也因此,我们需要一种新的萃取技术,才能有效抓取这些极小又极微量的核酸。
分子检测有四大步骤:取样、萃取、侦测、分析,过去大家最注重癌症分子侦测,不过 2016 年甫成立的新创公司“开启基因”将目标瞄准萃取市场。但团队又要拿什么关键技术打进这个市场?开启基因总经理李德政笑说,某天晚上他突然想到一个解决关键问题的方法,便立刻从床上弹起来写笔记,自此迈向创业之路。
首先,市面萃取仪器大多针对含量较多的 gDNA 而非稀少的 ctDNA;其次,仪器样本萃取量一次仅约 200~400 微升(最多到 1,000 微升),这对检验 ctDNA 来说根本杯水车薪,如果只抽 200 微升检验发现没有 ctDNA 的踪迹、病人开心回家了,但结果是取样量太少而漏抓 ctDNA,导致检验呈“伪阴性”,可能使患者错过黄金治疗期。
想抓到循环游离核酸,至少要取样 4cc(4,000 微升),换句话说,新技术必须纯度与萃取量兼备。
▲ iCATCHER 可有效进行液体活检以及循环循环游离核酸的萃取。每 200~4,000µl 的血清可以萃取出 30~200µl 供检验的量。(Source:科技新报)
开启基因研想的萃取仪器“iCATCHER”,就从这里与传统萃取技术分出差异。传统技术像“钓鱼”,利用外层涂有抓捕双螺旋 DNA 材料的磁珠(Magnetic Bead),放进液体样本中把目标 DNA 钓上来;iCATCHER 则像“捕鱼”,面对极少量的循环游离 DNA ,传统技术可能钓半天都钓不出个所以然,唯有大面积撒网捕鱼,抓到循环游离 DNA 的机会才能放大。
随着液体活检检测技术越来越精准,一些难以动刀的癌症部位,或是常令人们避之唯恐不及的筛检方法(如大肠癌粪便筛检、大肠镜筛检),未来只要简单一管血便可以解决问题。
李德政指出,iCATCHER 目标客群相当明确,包括癌症研究机构、私人基因检测公司和次世代定序,目前 iCATCHER 已取得 EMC、SAFTY 两大认证,并以台湾为根基向外扩展,已成功进入欧洲的德国、捷克及波兰,接着将回亚洲主攻大陆,最后累积足够名声与信用,希望打进门槛最高的美国市场。
(首图来源:《科技新报》摄)