循环肿瘤细胞（circulating tumor cells，CTCs）是指从原生肿瘤或转移性肿瘤脱离并进入血液循环系统的肿瘤细胞。透过观察循环肿瘤细胞的数量变化以及分析它们的基因特性，可以帮助判断病情以及决定治疗方针。而癌细胞的采集、诊断除了穿刺、切片等侵入式方法，还有什么更好的方式？
中研院化学研究所尤啸华副研究员，与美国加州大学洛杉矶分校分子暨药理学系的曾宪荣教授，以及日本理化学研究所组成研究团队共同合作，以热响应性奈米魔鬼毡作为关键元件，研发循环肿瘤细胞萃取系统，此系统能够有效便捷地从癌症病患的血液样品中萃取出癌细胞，并可用于后续细胞培养与基因突变分析。这项研究成果于 2014 年 12 月 13 日刊登在《美国化学会奈米》（ACS Nano）。
医生在诊断癌症时，除了依靠理学检查与影像学检查外，还需要细胞学或病理学检查的帮助，才能降低误诊率，得到可靠的结果。传统上采取侵入性的方式（例如穿刺、切片与手术）来取得细胞或组织的样品，但这样的方式，对患者的身体带来较大的负担，而且采样的频率受到限制；相对地，分析血液中的循环肿瘤细胞，是一种非侵入性的检验方式，避免了前面所提的缺点，可以将它视为肿瘤的液态生物检体/液态切片（liquid biopsy）。透过监控循环肿瘤细胞的数量变化及其基因特性，能够评估预后情形、反映疗效、追踪病情与预测复发风险。
数字化控制 肿瘤细胞全掌握
此次由中研院以及合作的研究团队开发的循环肿瘤细胞萃取系统，其关键元件为热响应性奈米魔鬼毡芯片，魔鬼毡表面是由许多硅奈米线构成的奈米稻草田，这些奈米线上覆有能吸引循环肿瘤细胞的抗体（如 anti-EpCAM），还有嫁接了会随着温度变化而转换构形的聚合物（polyN-isopropylacrylamide）。
研究团队发现该聚合物具备前述的热响应性质，升到高温（37 ℃）时收缩，降至低温（4 ℃）时伸展，这样显著的构形变动，使得抗体与肿瘤细胞的接触程度在当下会连带地大幅改变，因此可藉切换高/低温控制魔鬼毡捕捉和释放循环肿瘤细胞。研究团队更进一步整合了温控系统与微流道技术等相关部件，建构循环肿瘤细胞萃取系统。并以萃取血液样本中的非小细胞肺癌之循环肿瘤细胞为例，展现此系统具备可经数位控制找出最佳萃取条件的特点，而且经萃取后的肿瘤细胞存活率高并保有完整性，能用于之后的细胞培养与基因突变分析。
除此之外，此套系统搭配基因突变分析后，可成功侦测非小细胞肺癌指标病患在整个疗程中，其肿瘤细胞的上皮生长因子接受器（EGFR）之点突变情况。研究团队表示：“在癌症治疗过程中，肿瘤细胞会一直的随着生理环境而变化，我们开发的系统可以帮助我们掌握肿瘤细胞的生理状态，所以可以协助掌控非小细胞肺癌患者病程进展以及治疗药物的选择”。
- 首图来源：ACS Nano
