由香港城市大學(xué)（香港城大）科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)近日成功研發(fā)出嶄新方法，只需數(shù)分鐘就可識別出胃癌細(xì)胞。此方法既快速又具高靈敏度，有望加快醫(yī)護(hù)人員對胃癌的診斷。

研究團(tuán)隊(duì)由香港城大協(xié)理學(xué)務(wù)副校長（大學(xué)策略）兼機(jī)械工程學(xué)系生物醫(yī)學(xué)工程講座教授李文榮教授領(lǐng)導(dǎo)。他們的研究成果已於科學(xué)期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上發(fā)表，題為〈Detection and isolation of free cancer cells from ascites and peritoneal lavages using optically induced electrokinetics (OEK)〉。

李教授說：「在全球因癌癥而死亡的數(shù)字中，胃癌是主因之一，我們的研究就是旨在減低胃癌的死亡人數(shù)。」

全球每年約有80萬人死於胃癌，在癌癥中是第三大「殺手」。由於早期的胃癌一般並無癥狀，因此大多數(shù)患者被診斷出患上胃癌時(shí)，已經(jīng)多為晚期。而在晚期胃癌的病例中，腹膜轉(zhuǎn)移（peritoneal metastases）是最常見的癌癥擴(kuò)散模式之一。但礙於目前的診斷方法缺乏靈敏度，因此難以及早診斷出腹膜轉(zhuǎn)移。

現(xiàn)時(shí)一般臨床的做法是進(jìn)行腹水（即腹腔內(nèi)異常積聚的液體）和腹腔灌洗（一種通過灌洗腹膜腔而取得組織的入侵性測試）的細(xì)胞學(xué)檢查，以檢測出癌細(xì)胞。然而，這些方法靈敏度不足，無法於大量細(xì)胞中識別出數(shù)目很少的癌細(xì)胞，而且檢測過程牽涉細(xì)胞的染色，既耗時(shí)又令細(xì)胞死亡，不能用作進(jìn)一步的檢查。

應(yīng)用OEK方法　分離癌細(xì)胞

 

李教授多年來一直探索利用光導(dǎo)電動力學(xué)（optically induced electrokinetics, OEK）作為檢測和分離癌細(xì)胞的替代方法。他說：「這是首次成功地運(yùn)用OEK這個(gè)方法，從病人腹水樣本中，快速分離出胃癌活細(xì)胞?！?/p>

OEK方法是一種與「實(shí)驗(yàn)室晶片」（lab-on-a-chip）系統(tǒng)融合的新技術(shù)，令研究人員能夠在微米級和納米級的生物工程環(huán)境中進(jìn)行操控。經(jīng)腹腔灌洗提取的胃癌細(xì)胞與腹膜細(xì)胞的大小不同，OEK的機(jī)制就是利用這個(gè)差異識別兩者。癌細(xì)胞比腹膜細(xì)胞大，相比之下具有更高的細(xì)胞膜電容（cell membrane capacitances）。

研究人員在實(shí)驗(yàn)中先將病人的腹水樣本注入OEK微流控晶片中，然後將可移動的圖案用光投射到晶片上，受照射的範(fàn)圍的電導(dǎo)率便會提升。因此，該可以移動的光圖案實(shí)際上成為晶片表面上可移動的電極。下一步是在晶片上施加交流電壓，令溶液中產(chǎn)生可控兼且能夠移動的非均勻電場。就是這樣，研究人員可以通過施加OEK來操控細(xì)胞。

 

以「磁鐵」拖移癌細(xì)胞

李教授解釋說：「鑑於細(xì)胞膜電容的差異，光圖案會如磁鐵一樣吸引癌細(xì)胞，而腹膜細(xì)胞則會被排拒?！轨妒茄芯咳藛T可以透過移動光圖案，來「拖移」被吸引著的癌細(xì)胞到與晶片相連的膠管，以便將癌細(xì)胞收集，成功地將癌細(xì)胞自腹水分離出來。

_{短片顯示光圖案會如磁鐵一樣吸引癌細(xì)胞，將癌細(xì)胞與其他細(xì)胞分離。（短片來源： DOI: 10.1126/sciadv.aba9628）}

 

此新方法既快速，又無需標(biāo)誌物，因而顯得相當(dāng)吸引。事實(shí)上，這新方法於五分鐘內(nèi)，已經(jīng)可以在OEK微流控晶片上分離出胃癌細(xì)胞。李教授說：「傳統(tǒng)方法一般要六、七個(gè)小時(shí)才能識別出癌細(xì)胞，OEK方法則快速得多。」

檢測更快及具更高靈敏度

另一方面，OEK方法靈敏度亦更高。李教授補(bǔ)充說：「我們運(yùn)用這個(gè)方法，在六個(gè)病人的腹水樣本中，成功把胃癌細(xì)胞從其他細(xì)胞裡分離出來，成功率為71%?！苟陟`敏度的相關(guān)測試中，團(tuán)隊(duì)亦成功在比例為1比1000的情況下，將癌細(xì)胞與腹膜細(xì)胞分離。

李教授說：「這研究有賴位於瀋陽的中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院的醫(yī)生和病人的幫助。醫(yī)護(hù)人員亦對研究結(jié)果留下深刻印象。醫(yī)院的研究人員都希望繼續(xù)與瀋陽自動化研究所（Shenyang Institute of Automation, SIA）及香港城大進(jìn)行這項(xiàng)以O(shè)EK為本的研究，期望這個(gè)方法他日能作臨床應(yīng)用?！?/p>

適用於接受過不同療程的病

 

研究團(tuán)隊(duì)用接受過不同療程的病人的樣本進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，他們的系統(tǒng)適用於檢測療程各異的病人的腹水細(xì)胞，顯示系統(tǒng)將來大有潛力作廣泛臨床應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)還量度了細(xì)胞膜電容，或可用作胃癌細(xì)胞生物標(biāo)誌物，李教授說︰「希望我們的研究能夠加快醫(yī)護(hù)人員對胃癌的診斷，以挽救生命。」

李教授身兼中國科學(xué)院（Chinese Academy of Sciences, CAS）瀋陽自動化研究所的客座研究員。數(shù)年前他先於香港城大建立OEK系統(tǒng)，隨後在中科院－裘槎基金會聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室資助計(jì)劃的支持下，他將該系統(tǒng)引進(jìn)由香港城大與SIA在瀋陽共同建立的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室中，並於該實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了與今次研究相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

 

李教授、來自中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院的王振寧教授，以及來自SIA的于海波博士是論文的通訊作者。論文第一作者分別是李教授於SIA的博士生章昱昭，和中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院的趙俊華。其他研究團(tuán)隊(duì)成員來自瀋陽建築大學(xué)和國立清華大學(xué)。

這項(xiàng)研究獲得國家自然科學(xué)基金會、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和香港研究資助局等的資助進(jìn)行。

DOI number: 10.1126/sciadv.aba9628