利用奈米技術開發循環腫瘤細胞萃取系統 協助追蹤癌症患者的病程進展

中研院化學研究所尤嘯華副研究員，與美國加州大學洛杉磯分校分子暨藥理學系的曾憲榮教授，以及日本理化學研究所組成研究團隊共同合作，以熱響應性奈米魔鬼氈作為關鍵元件，研發循環腫瘤細胞萃取系統，此系統能夠有效便捷地從癌症病患的血液樣品中萃取出癌細胞，並可用於後續細胞培養與基因突變分析。這項研究成果於2014年12月13日刊登在《美國化學會奈米》(ACS Nano)。

循環腫瘤細胞(circulating tumor cells, CTCs)是指從原生腫瘤或轉移性腫瘤脫離並進入血液循環系統的腫瘤細胞。透過觀察循環腫瘤細胞的數量變化以及分析它們的基因特性，可以幫助判斷病情以及決定治療方針。

醫生在診斷癌症時，除了依靠理學檢查與影像學檢查外，還需要細胞學或病理學檢查的幫助，才能降低誤診率，得到可靠的結果。傳統上採取侵入性的方式(例如穿刺、切片與手術)來取得細胞或組織的樣品，但這樣的方式，對患者的身體帶來較大的負擔，而且採樣的頻率受到限制；相對地，分析血液中的循環腫瘤細胞，是一種非侵入性的檢驗方式，避免了前面所提的缺點，可以將它視為腫瘤的液態生物檢體/液態切片(liquid biopsy)。透過監控循環腫瘤細胞的數量變化及其基因特性，能夠評估預後情形、反映療效、追蹤病情與預測復發風險。

此次由中研院以及合作的研究團隊開發的循環腫瘤細胞萃取系統，其關鍵元件為熱響應性奈米魔鬼氈晶片，魔鬼氈表面是由許多矽奈米線構成的奈米稻草田，這些奈米線上覆有能吸引循環腫瘤細胞的抗體(如anti-EpCAM)，還有嫁接了會隨著溫度變化而轉換構形的聚合物(poly(N-isopropylacrylamide)。研究團隊發現該聚合物具備前述的熱響應性質，升到高溫(37 ℃)時收縮，降至低溫(4 ℃)時伸展，這樣顯著的構形變動，使得抗體與腫瘤細胞的接觸程度在當下會連帶地大幅改變，因此可藉切換高/低溫控制魔鬼氈捕捉和釋放循環腫瘤細胞。研究團隊更進一步整合了溫控系統與微流道技術等相關部件，建構循環腫瘤細胞萃取系統。並以萃取血液樣本中的非小細胞肺癌之循環腫瘤細胞為例，展現此系統具備可經數位控制找出最佳萃取條件的特點，而且經萃取後的腫瘤細胞存活率高並保有完整性，能用於之後的細胞培養與基因突變分析。

除此之外，此套系統搭配基因突變分析後，可成功偵測非小細胞肺癌指標病患在整個療程中，其腫瘤細胞的上皮生長因子接受器(EGFR)之點突變情況。研究團隊表示：「在癌症治療過程中，腫瘤細胞會一直的隨著生理環境而變化，我們開發的系統可以幫助我們掌握腫瘤細胞的生理狀態，所以可以協助掌控非小細胞肺癌患者病程進展以及治療藥物的選擇」。

原文出處： 《美國化學會奈米》(ACS Nano) (備註：如果連結不到表示原始文章可能已經被刪除)