从患者的血液样本中清除癌细胞一直是液体活检领域的持续挑战。以单细胞分辨率对循环肿瘤细胞(CTC)进行分子分析的能力为推进癌症诊断和治疗提供了巨大希望。密歇根大学的一个研究小组最近开发了Hydro-Seq，这是一种在血液样本中一次一个地捕获癌细胞的新系统，可以对癌细胞进行全面的遗传分析。

“这可能是一场完全不同的球赛，”密歇根大学肿瘤学教授，该研究的作者Max Wicha博士说。Hydro-Seq是一种可扩展的流体动力学scRNA-seq条形码技术，用于高通量CTC分析。从血液样本中清除癌细胞将能够对癌细胞进行全面的遗传分析，并捕获单个患者体内癌细胞的变异。

这项工作发表在Nature Communications的一篇题为“Hydro-Seq为循环肿瘤细胞实现无污染的高通量单细胞RNA测序”的论文中。

大规模并行单细胞RNA测序(scRNA-seq)的最新发展提供了一种从基因表达和通路调节分析中解决细胞异质性的有效方法。然而，CTC的稀缺性和血细胞的大量污染限制了当前可用技术的效用。早期的技术意味着在有限的癌细胞亚群的全面遗传谱之间进行权衡，或者捕获大多数癌细胞并且只能寻找一些基因。因此，遗传谱通常忽略了重要的癌细胞群。

“我们的芯片可以捕获纯循环肿瘤细胞，然后提取遗传信息而不会受到红细胞和白细胞的污染，”密歇根大学电子工程和计算机科学教授，资深作者Euisik Yoon博士说。研究。

该过程从一种通过根据细胞大小分选血液样本来去除血细胞的技术开始。从十亿个血细胞中的大约一个癌细胞开始，该步骤仅为每个癌细胞留下约95个左右的血细胞。但是，对于详细的遗传分析来说，这仍然太污染了。Hydro-Seq除去那些最后的血细胞，然后分析每个细胞。

关键技术是具有通道和腔室系统的芯片。它通过每个腔室中的排水管吸取液体一次捕获癌细胞，当癌细胞到达时，所述排液管堵塞。一旦腔室堵塞，通道中的细胞就会通过它并被吸入下一个腔室。然后，为了从芯片上“清洗”血细胞，它们将干净的液体向后通过芯片并再次将其抽出，几乎将所有其他污染细胞带走。

通过一个干净的分离癌细胞样本，研究小组用条形码珠捕获了转录组，这种方法到目前为止很难用于小细胞样本。研究小组将条形码珠子放入每个腔室，然后在破坏细胞膜之前关闭腔室。这释放了RNA，使RNA附着在珠子上的条形码遗传密码上。然后，团队可以分别分析每个单元格的内容。

“以前，我们可以用染色方法一次测量两到三个基因，但现在我们可以通过一次测量每个细胞中数千个基因来全面了解循环肿瘤细胞，”助理研究博士Yu-Chih Chen说。密歇根大学电子工程和计算机科学的科学家，也是该研究的共同第一作者。

使用这种方法，该团队从21名乳腺癌患者的血液中收集并分析了666个癌细胞。遗传分析证实，即使在单个患者中，癌细胞通常表现得非常不同。Wicha的研究小组此前已表明癌症转移是由具有干细胞特性的癌细胞介导的。尽管癌症干细胞仅占肿瘤细胞的百分之几，但它们在血液中构成的癌细胞比例更高。在这项研究中，从血液样本中捕获的约30-50%的癌细胞显示出类似干细胞的特性。

通过抓住细胞表面的蛋白质，从患者血液中捕获干净但不完整的癌细胞样本的技术特别容易错过这一群体。茎样细胞位于两种更典型的细胞类型之间，这意味着它们不会显示一致的蛋白质标记。

“它不仅可以让您选择靶向治疗，还可以通过血液检查来监测这些疗法对患者的影响，”Wicha说。

癌症治疗可能是一个移动的目标，癌症改变他们的基因表达，因为药物杀死一些细胞而不是其他细胞。密歇根大学内科学助理教授，该研究的共同作者Monika Burness医学博士预计将在即将进行的药物试验中使用新设备跟踪患者的进展情况。“这是一种非常强大的工具，用于监测细胞水平 - 治疗对肿瘤的影响随着时间的推移，”Burness说，他研究癌症患者的新药物治疗方法。从患者的血液样本中清除癌细胞一直是液体活检领域的持续挑战。以单细胞分辨率对循环肿瘤细胞(CTC)进行分子分析的能力为推进癌症诊断和治疗提供了巨大希望。密歇根大学的一个研究小组最近开发了Hydro-Seq，这是一种在血液样本中一次一个地捕获癌细胞的新系统，可以对癌细胞进行全面的遗传分析。

“这可能是一场完全不同的球赛，”密歇根大学肿瘤学教授，该研究的作者Max Wicha博士说。Hydro-Seq是一种可扩展的流体动力学scRNA-seq条形码技术，用于高通量CTC分析。从血液样本中清除癌细胞将能够对癌细胞进行全面的遗传分析，并捕获单个患者体内癌细胞的变异。

这项工作发表在Nature Communications的一篇题为“Hydro-Seq为循环肿瘤细胞实现无污染的高通量单细胞RNA测序”的论文中。

大规模并行单细胞RNA测序(scRNA-seq)的最新发展提供了一种从基因表达和通路调节分析中解决细胞异质性的有效方法。然而，CTC的稀缺性和血细胞的大量污染限制了当前可用技术的效用。早期的技术意味着在有限的癌细胞亚群的全面遗传谱之间进行权衡，或者捕获大多数癌细胞并且只能寻找一些基因。因此，遗传谱通常忽略了重要的癌细胞群。

“我们的芯片可以捕获纯循环肿瘤细胞，然后提取遗传信息而不会受到红细胞和白细胞的污染，”密歇根大学电子工程和计算机科学教授，资深作者Euisik Yoon博士说。研究。

该过程从一种通过根据细胞大小分选血液样本来去除血细胞的技术开始。从十亿个血细胞中的大约一个癌细胞开始，该步骤仅为每个癌细胞留下约95个左右的血细胞。但是，对于详细的遗传分析来说，这仍然太污染了。Hydro-Seq除去那些最后的血细胞，然后分析每个细胞。

关键技术是具有通道和腔室系统的芯片。它通过每个腔室中的排水管吸取液体一次捕获癌细胞，当癌细胞到达时，所述排液管堵塞。一旦腔室堵塞，通道中的细胞就会通过它并被吸入下一个腔室。然后，为了从芯片上“清洗”血细胞，它们将干净的液体向后通过芯片并再次将其抽出，几乎将所有其他污染细胞带走。

通过一个干净的分离癌细胞样本，研究小组用条形码珠捕获了转录组，这种方法到目前为止很难用于小细胞样本。研究小组将条形码珠子放入每个腔室，然后在破坏细胞膜之前关闭腔室。这释放了RNA，使RNA附着在珠子上的条形码遗传密码上。然后，团队可以分别分析每个单元格的内容。

“以前，我们可以用染色方法一次测量两到三个基因，但现在我们可以通过一次测量每个细胞中数千个基因来全面了解循环肿瘤细胞，”助理研究博士Yu-Chih Chen说。密歇根大学电子工程和计算机科学的科学家，也是该研究的共同第一作者。

使用这种方法，该团队从21名乳腺癌患者的血液中收集并分析了666个癌细胞。遗传分析证实，即使在单个患者中，癌细胞通常表现得非常不同。Wicha的研究小组此前已表明癌症转移是由具有干细胞特性的癌细胞介导的。尽管癌症干细胞仅占肿瘤细胞的百分之几，但它们在血液中构成的癌细胞比例更高。在这项研究中，从血液样本中捕获的约30-50%的癌细胞显示出类似干细胞的特性。

通过抓住细胞表面的蛋白质，从患者血液中捕获干净但不完整的癌细胞样本的技术特别容易错过这一群体。茎样细胞位于两种更典型的细胞类型之间，这意味着它们不会显示一致的蛋白质标记。

“它不仅可以让您选择靶向治疗，还可以通过血液检查来监测这些疗法对患者的影响，”Wicha说。

癌症治疗可能是一个移动的目标，癌症改变他们的基因表达，因为药物杀死一些细胞而不是其他细胞。密歇根大学内科学助理教授，该研究的共同作者Monika Burness医学博士预计将在即将进行的药物试验中使用新设备跟踪患者的进展情况。“这是一种非常强大的工具，用于监测细胞水平 - 治疗对肿瘤的影响随着时间的推移，”Burness说，他研究癌症患者的新药物治疗方法。