液體活檢這個(gè)概念火了不是一天兩天了。從血液中獲取循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTCs）進(jìn)行分析，這是癌癥早期診斷和精準(zhǔn)醫(yī)療的基礎(chǔ)。最大的障礙也出在這里。CTCs是真的少，臨床上抽個(gè)5-10ml的血液，很可能都檢不出來啥。有沒有什么更好的辦法能夠把這些“少數(shù)分子”聚集起來一網(wǎng)撈起呢？

有了！本周在《自然生物醫(yī)學(xué)工程》雜志上發(fā)表了一篇新研究，哈佛醫(yī)學(xué)院的放射學(xué)大牛Sanjiv Gambhir教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套磁力“魚線”，將不到小指長(zhǎng)的磁性金屬線伸入血管，磁性納米粒子標(biāo)記的CTCs就會(huì)迅速被“釣起”。與抽5ml血相比，這條魚線的效率達(dá)到了10-80倍，而與另外一種類似的商業(yè)檢測(cè)方法GILUPI CellCollector相比，效率可以達(dá)到500-5000倍！
    通過改變納米粒子的結(jié)合方式，這種方法也可以用來檢測(cè)DNA、RNA、蛋白質(zhì)等其他稀有生物標(biāo)記物！CTCs是真的少。雖然癌癥患者體內(nèi)可能存在著成百上千的CTCs，但是同時(shí)人體血容量大約在5L左右，5-10ml血樣里能夠含有的CTCs簡(jiǎn)直屈指可數(shù)。有位科學(xué)家說得好，這就像讓你從浴缸里撈一粒沙，但是只給你舀一杯水。

就算這一杯水里恰好舀到了沙子，那就夠了嗎？我們都知道，腫瘤存在很大的異質(zhì)性，少量的CTCs可能根本不足以描述腫瘤的特征，考慮到測(cè)試藥物敏感性也需要幾十到幾百個(gè)腫瘤細(xì)胞，獲取的CTCs自然是越多越好。那么增加檢測(cè)的樣本的容量又如何呢？把全身的血液都提出來分析一遍？像是體外循環(huán)、透析這類方法倒是可以做到，不過不管風(fēng)險(xiǎn)還是成本都太高了。

另一個(gè)思路是在體內(nèi)捕捉CTCs，比如說GILUPI的CellCollector技術(shù)，這種技術(shù)是將涂布了對(duì)應(yīng)抗體的金屬材料置入血管收集CTCs，不過它的收集效率比較一般，這可能是因?yàn)楣饪靠乖贵w之間的作用，“抓捕”力量還是不太夠。

想要快速、大量地從血流中抓取CTCs，關(guān)鍵還是要有足夠強(qiáng)的結(jié)合力，研究者們選擇了磁力。這套磁力魚線的設(shè)計(jì)也蠻簡(jiǎn)潔的，先用包裹著抗體的納米粒子標(biāo)記CTCs，然后放上磁力線等著抓就行了！
    研究者算了一筆賬。假設(shè)1ml血液里有1個(gè)CTC，那么理想情況下5ml血液樣本里能檢出5個(gè)CTC。如果用磁力線呢，1小時(shí)足夠全身血液通過一條2-3mm直徑的靜脈血管了，5L的血液啊，就算只能抓住5%的標(biāo)記CTCs，那也能抓到250個(gè)，足有血樣的50倍了，可行！經(jīng)過一番設(shè)計(jì)，研究者確定了1μm大小超順磁性氧化鐵粒子+EpCAM抗體的組合。EpCAM是一種上皮細(xì)胞來源癌細(xì)胞經(jīng)常出現(xiàn)的細(xì)胞表面黏附分子，血細(xì)胞中不表達(dá)。磁線則確定0.75mm直徑、6cm長(zhǎng)，這樣磁力足以覆蓋2-3mm直徑血管，同時(shí)也不會(huì)造成血流不暢。
    理論上，這套設(shè)備應(yīng)該能夠抓到90%以上被包被抗體納米粒子（MPs）標(biāo)記的CTCs了！

標(biāo)記、捕獲、洗脫培養(yǎng)、分析，完美！

來試一試吧！研究者們準(zhǔn)備了一套機(jī)械模擬的循環(huán)系統(tǒng)，先放入了被MPs標(biāo)記好的CTCs。放入磁線不到10min，上面已經(jīng)吸滿了MPs了！分析結(jié)果顯示在三種不同CTCs濃度下（10、100、1000個(gè)/ml），捕獲率達(dá)到了25-58%！
    相對(duì)的呢，非EpCAM表達(dá)細(xì)胞、或者放置沒有磁力的金屬線，捕捉率分別只有0.6%和0.1%，可見這種方法的特異性還是非常高的。真的用起來我們肯定是沒法事先在體外標(biāo)記好CTCs的，所以研究者又嘗試了直接在循環(huán)內(nèi)標(biāo)記。先放入MPs，再放磁線，CTCs捕獲率也達(dá)到了41-85%！而且放入的MPs有97%都被成功回收了！研究者還把循環(huán)中的buffer換成了人類全血，這樣整個(gè)系統(tǒng)的粘稠度上升了3-4倍，但是捕獲率還是很不錯(cuò)滴，理想標(biāo)記狀況下有34-55%，直接在系統(tǒng)內(nèi)標(biāo)記則有33-40%。
    令人高興的是，這些被捕獲的CTCs洗脫后仍然有活性，在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)得和未標(biāo)記CTC一樣，MPs標(biāo)記也不會(huì)影響它們的基因表達(dá)，說明用磁線釣來的CTC拿去分析患者腫瘤表型完全沒有問題！考慮到在體內(nèi)，CTCs實(shí)際上壽命很短，大范圍內(nèi)用MPs標(biāo)記可能效率并不高，研究者們又進(jìn)一步改進(jìn)了這個(gè)方法。直接在插入磁線的上游注射MPs，只在局部提高M(jìn)Ps濃度，路過的CTC立刻被標(biāo)記立刻被收集。這種方法也允許使用更大顆粒的MPs，可以增大磁力。
    體外實(shí)驗(yàn)顯示，改進(jìn)后的方法效果也很好，96%的MPs都在第一次經(jīng)過磁線的時(shí)候被捕獲了，buffer中的CTCs捕獲率有22-46%，血液中則有39-70%。

上游加MPs，下游下釣鉤，磁線還有聚四氟乙烯保護(hù)套，不擔(dān)心生物不相容

接下來就是體內(nèi)實(shí)驗(yàn)了。研究者選擇了豬的耳靜脈，因?yàn)檫@段血管與人類手臂上的頭靜脈比較相似，可以很好地模擬人體內(nèi)的情況。
    遺憾，內(nèi)源CTCs模型建造有困難，研究者還是得采用注射外源CTCs的方法來模擬約100個(gè)CTCs/ml的血液環(huán)境。結(jié)果顯示，2500-10000個(gè)CTCs，磁線成功捕獲了1-8%，捕獲成果與抽5ml血相比達(dá)到了10-80倍了！

對(duì)比此前在體外模擬循環(huán)中測(cè)得，CellCollector的捕獲率只有0.0016±0.0003%，磁線的捕獲率達(dá)到了500-5000倍！

實(shí)際裝置和造影下的磁線

那么現(xiàn)在問題就剩，這個(gè)方法對(duì)身體有害嗎？鐵納米粒子本身可以用于治療貧血，也有Feraheme這樣的FDA批準(zhǔn)藥物。研究者也在小鼠中進(jìn)行了安全性實(shí)驗(yàn)，注射15倍劑量的MPs，然后在1天、1周、1月后給小鼠體檢，結(jié)果顯示注射后只有白細(xì)胞短暫下降了，隨后一切指標(biāo)都很正常，并沒有出現(xiàn)鐵過載現(xiàn)象。MPs本身半衰期只有約2.8分鐘，注射后15分鐘內(nèi)就能夠清除97%，它的代謝路徑也與其他的鐵納米粒子相似，想來還是比較安全的。

體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，磁線表現(xiàn)出了1-8%的捕獲率，不過實(shí)際上豬耳血管結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，有很多分支，并非所有被標(biāo)記的CTCs都通過了磁線，最好的證據(jù)就是，體外能夠捕獲96%的MPs，但是體內(nèi)只能捕獲34%。而且實(shí)驗(yàn)中使用了造影劑，這可能會(huì)讓CTCs粘到血管壁上；為了模擬多加的那根注射管，也會(huì)刺激血管緊縮，導(dǎo)致更多CTCs逃過磁線的檢查。如果這項(xiàng)技術(shù)能夠應(yīng)用在人體上，更長(zhǎng)更平滑的頭靜脈將允許更長(zhǎng)的標(biāo)記時(shí)間和更大的檢測(cè)量，真實(shí)的捕獲率可能要在三倍以上。

豬耳血管造影，可見枝枝杈杈很多

這項(xiàng)技術(shù)硬要挑個(gè)問題，恐怕就是侵入性了。不過對(duì)比癌癥治療的收益，這也是值得冒的風(fēng)險(xiǎn)。期待磁力“魚線”能夠早日走入臨床。或許有一天它不僅僅能夠用于癌癥早期檢測(cè)、腫瘤異質(zhì)性分析，還可以變身磁力“漁網(wǎng)”把癌細(xì)胞一網(wǎng)打盡。