從血液中檢測癌細胞
聽過循環腫瘤細胞(Circulating Tumor Cell, CTC) 嗎?這是指在血液中循環的癌細胞，源自腫瘤上脫落的細胞，或者稱作可以當作腫瘤生物指標(biomarker)的物質進入血液中循環。臨床上以檢測血液中的循環腫瘤細胞來了解癌症進程，或者是癌症治療的效果。因此實驗室依據這樣的假設，對患者抽血，篩出血液中的腫瘤細胞，再進行培養。培養出來的癌細胞，可以對它做藥物測試，直到找到最合適這個患者的藥物，用以取代直接在人體身上做藥物測試，不但減少患者的痛苦，也縮短很多治療的時程。這也是現今精準醫療的精神，針對患者個人的基因特性，精確給予藥物，在癌症醫療上的應用。
血腦屏障
然而，這樣的方法，對腦部腫瘤卻不可行。為什麼呢?因為腦有血腦屏障(Blood Brain Barrier, BBB)。藥物經過血液到達腦部，但是無法到達腫瘤部位，而腫瘤脫落的細胞，也不能進入血管，因此抽血很難檢測到腦內腫瘤的細胞。這也是為什麼臨床上對腦部腫瘤檢測，仍是以侵入式的採樣為主。
聚焦超音波
突破血腦屏障的方法，這幾年已經有不少研究出來，特別是在聚焦超音波(focused ultrasound)上的應用。我們看到Theranostics 期刊上一篇研究，在腦部施予聚焦超音波，讓血管內產生微泡(又稱作微氣泡, microbubble)，短暫的打開血腦屏障，讓血液中的藥物可以出去，進入腫瘤；同時，腫瘤脫落的細胞或生物指標，像是DNA、RNA和蛋白質也能進入血管中，這樣可以大幅增加血液內的生物指標，在做血液中的循環腫瘤細胞檢測時，增加檢測的容易度。
增加診斷靈敏度
在這篇研究中指出，應用聚焦超音波方法，在膠質母細胞瘤(Glioblastoma , EGFRvIII)實驗鼠模型，血液中的DNA濃度是使用聚焦超音波前的920倍，診斷靈敏度從7.14%增加到64.71%。而另外一種循環腫瘤基因，TERT C228T ctDNA則是比傳統的檢測方式高出十倍，診斷靈敏度從14.29%增加到45.83%。在豬的動物模型中，EGFRvIII ctDNA 則是傳統方法的270倍，診斷靈敏度從28.7%增加到100%；而TERT ctDNA則增加九倍，靈敏度從42.86%增加到71.43%。以上，無論在實驗鼠或者豬的動物模型實驗，腫瘤區域的組織，都不會因為聚焦超音波而受到破壞。
精準醫療的實現，需要很多的輔助，首要能深入獲取患者個人特有的的基因特性，然後給予針對性的治療。這個研究呈現了聚焦超音波應用方式，藉由增加血液樣本用於腫瘤診斷的靈敏度，達到非侵入式的檢測。
無論如何，任何醫學上的東西，非侵入式的方法，普遍還是比較能被患者接受的。
文章參考: McKelvey School of Engineering
影片來源: WashU Engineering
