基于微流模块芯片的循环肿瘤细胞多维度捕获与识别研究

The tumor diagnosis method by detecting circulating tumor cells (CTCs) in peripheral blood is a kind of easy to obtain, small trauma and repeatable non-invasive method. It has become a research hotspot in the tumor diagnosis field. But the CTCs capture sensitivity and recognition accuracy is too low, which restricts the development of CTCs diagnosis technology. This project aims to use the research experiences of microfluidic chip, cell biology research and 3D nanomaterials, design and develop of a new high-throughput multi-dimensional circulating tumor cells capture and identification analysis system. Design and develop a microfluidic chip to capture circulating tumor cell by utilizing the characteristics of tumor cell size, tumor cell pseudopodia and tumor surface marker immune recognition features. The using of multiple CTCs capture mechanism would greatly improve the circulating tumor cell capture sensitivity and purity; Through designing and developing of integrated valve-based cell analysis and manipulate microfluidic chips, we would establish and optimize circulating tumor cell identification method to automatically complete cell fluorescence immunity, cell fluorescence in situ hybridization and subsequent cell analysis of biochemical identification step. The multiple dimensions of CTCs capture and analysis chip system would provide a platform to for vitro tumor diagnostics, rapid assessment of treatment efficiency, tumor relapse monitoring and new drug development.

外周血循环肿瘤细胞（CTCs）检测作为一种易获得、创伤小、可重复和非入侵的新型肿瘤诊断途径，受到国内外研究机构的广泛关注。目前CTCs捕获灵敏度和识别分析准确性过低，严重限制了CTCs诊断技术的发展。本项目拟利用申请者在三维纳米材料、微流芯片和细胞生物学多年研究经验与成果，研究设计高通量多维度CTCs宽尺度捕获与识别分析芯片系统：（1）通过结合肿瘤细胞尺寸分选、肿瘤细胞表面伪足物理吸附捕获和肿瘤细胞表面标识物免疫识别捕获等方式，研究设计高通量、高灵敏度和分离纯度的CTCs捕获核心芯片；（2）通过设计和发展集成阀控细胞分析和操控芯片，建立并优化多手段联合CTCs鉴定识别检测方法，自动完成细胞荧光免疫、细胞荧光原位杂交和后续细胞生化鉴定分析等生化步骤。该CTCs捕获与识别分析系统的建立必将极大发展肿瘤诊断技术，为肿瘤体外诊断，药效快速评估，以及肿瘤复发监测等方面提供更加有效的实现技术平台。

外周血循环肿瘤细胞(CTCs)检测作为一种易获得、创伤小、可重复和非入侵的新型肿瘤诊断途径,受到国内外研究机构的广泛关注。但由于肿瘤细胞复杂异质性特性，使得采用单一的抗体捕获和识别技术进行循环肿瘤细胞检测往往只能对循环肿瘤细胞的某一些亚群进行检测，因此循环肿瘤细胞捕获灵敏度和识别分析准确性过低，严重限制了循环肿瘤细胞诊断技术的发展。针对目前循环肿瘤细胞检测技术往往只能对某一些亚群的循环肿瘤细胞检测的问题，（1）我们开创性的采用制备有纳米结构的衬底材料和具有斜面微米结构的循环肿瘤细胞捕获芯片对循环肿瘤细胞进行了捕获。收益于循环肿瘤细胞表面伪足和纳米衬底材料的相互作用，以及微米斜面结构对循环肿瘤细胞良好的尺寸、核质比、细胞变形能力的高灵敏度区分，成功研制出集多重组合捕获机制为一体的宽尺度、高通量、高灵敏度的循环肿瘤细胞捕获芯片。（2）同时也为实现自动细胞荧光免疫、细胞荧光原位杂交和后续细胞生化鉴定分析等生化步骤，减少人为误差和试剂消耗，我们成功的将微流阀控芯片与循环肿瘤细胞捕获芯片结合，研制出能够自动完成循环肿瘤细胞捕获和细胞免疫荧光、细胞荧光原位杂交和明场染色检测等方式的多重循环肿瘤细胞联合鉴定识别实验平台。（3）利用该套装置，成功对我国高发癌细胞系,如乳腺癌、直肠癌和胃癌的循环肿瘤细胞进行了捕获和识别分析。通过一批临床样本数据数据收集和分析，证实了该研究平台能够在循环肿瘤细胞临床检测中提供有效的实现技术平台。