癌細胞流入血液
癌細胞和腫瘤分離後流到患者的血流裡，稱作「循環腫瘤細胞」 (Circulating tumor cells, CTCs)，而其中，「單一細胞的CTCs」(single CTCs)非常少，可能一百萬個細胞裡只有一個。然而這樣的細胞隨著血流，可能流到其他器官附著，科學家相信這是一種癌症擴散的方式。然而，還有一種甚至比單一細胞的CTCs還要少，就是群聚型的「腫瘤細胞團」(CTC clusters)或稱為「群聚型的CTCs」，科學家從知道有這種形式的癌細胞在血液裡已經超過五十年的歷史，然而對於「群聚型的CTCs」的了解仍然有限，主要也是因為這種類型的細胞非常難以擷取出來。現在市面上已經有幾種銷售中的「循環腫瘤細胞」檢測儀器；近來，又有科學家發展了其他檢測「單一細胞CTCs」和「群聚型CTCs」的方法。
為什麼在血液中分離特定的細胞不是很容易呢?除了數量非常非常少之外，另一點也是對它的了解很少，加上特徵不一致。現在分離過濾出特定細胞的方法大致有下列幾種方法: 化學標記的方式，可以運用抗體，針對癌細胞表面的蛋白作標記，然後將其分離出來；而有一些則是利用細胞的物理特性，例如說，物體的大小，不作標記(label free)，然後將其分離出來，就好像我們在家中廚房用的濾網一樣，選擇特定孔洞大小的濾網，來過濾出物質。然而，以上方法能夠分離出群聚型的CTCs(2-30個細胞組成)，仍然有其限制。這些都制約了科學家進一步對CTCs做深入的研究。
微晶片抓取血液中的腫瘤細胞團
美國「麻州總醫院」(MGH)、「哈佛大學醫學院」(Harvard Medical School)、「霍華德·休斯醫學研究所」(Howard Hughes Medical Institute)近來開發了一種微流體晶片科技，稱作Cluster Chip，採用無標記(label free)的方式，根據結構性質 (structural properties) 來分離群聚型CTCs。有效率地成功篩選出這種非常少量的「群聚型CTCs」，讓癌細胞擴散的研究更進一步。這個微流體晶片的設計，是由很多三角柱狀的東西排列組成，其排列方式像是錯開的三角形陣列，排列方式很像夜市的彈珠台上的釘子那樣，每排釘子在橫向會和前後排有一點距離。因為其三角的形狀，當細胞到達相鄰的兩個三角形底邊的尖角，也同時是下一排的三角形頂端的尖角，單一細胞或者血液中的血球細胞會輕易地順著這個尖角的兩側滑入，直到遇到下一個的尖角。然而，「群聚型CTCs」在這個時候就可能因為其結構形狀的關係，卡在這個頂端尖角的地方而不能繼續順流而下。這個很像去夜市打彈珠檯的經驗，一個彈珠可以順利沿著釘子的間隙滾出去，但是如果兩個、三個或更多彈珠黏成一團的話就可能卡在這個隙縫。用這樣的方式可以將「群聚型CTCs」挑選出來，主要是因為結構形狀的因素，而不只是依靠癌細胞尺寸大小或表面蛋白的標記來分離出來。這點是這個晶片開發很重要的特點，可提供更大範圍的癌症應用，尤其是很多表面沒有蛋白可以標記的癌細胞，也可以藉由這種方式分離出來。(以下影片中綠色物為腫瘤細胞團)
如果在流量2.5ml/hr的條件下，可以抓到幾乎99%四個細胞以上的「群聚型CTCs」，而三個細胞的CTCs約70%，只有兩個細胞的約41%。另外，在顯微鏡下觀察分離前後的群聚型細胞，外觀均表現完整，沒有因為這項分離的過程而受到損害。在臨床小型試驗上，對六十位已知有癌細胞轉移的患者進行試驗，藉由這個晶片成功分離出群聚型癌細胞的患者比例如下: 乳癌達40%，黑色素瘤為30%，攝護腺癌為31%。
提供未來研究
雖然目前對「循環腫瘤細胞」(CTCs)和癌症轉移的關係不是那麼明確，但是這樣的分離技術，能提供更多的研究，同時也可能進一步在其上面找出癌細胞增生的一些因子做分析，很有潛力在做更多應用。
文章參考：NIH
影片來源：Nature Methods
圖片來源：*嘟嘟嘟*@Flickr CC BY 2.0
原文參考：Nature Methods
