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动物和病人血中的循环肿瘤细胞(CTC)的富集和分选
发布日期:2012-08-29    浏览次数:

CTCs检测技术和CTCs与肿瘤转移的相关性的最新研究进展和发展趋势

图2    继本世纪初人类基因组工程完成后(Nature 409:860-921;2001)国内外科学家在2000-2005年期间发表的有关CTCs方面的论文大大增加,是1996-2000年期间的二倍 (图1)。目前,乳癌和结肠癌的基因组绘制已经初步地完成了(Science 318:1108-13;2007),获得完整的各种癌基因组的全套DNA序列已是可望可及的事了!但是,不难设想,人类在干预癌变方面一定会比认识自己 的癌基因组困难的千万倍! 同样,把疾病(癌症)带来的阴阳失衡恢复到疾病以前的水平(即痊愈)是比较困难的。但现行的肿瘤化疗使得痊愈变得几乎不可能了!因为,目前的化疗药物削弱 了机体自身的抗病和恢复阴阳失衡的能力。
    CTCs研究的快速发展可能给我们带来一线新的克服肿瘤转移的希望。目前,国内外CTCs研究现状是:研发出和验证了各种各样的CTC检测方法。由肿瘤细胞衍生出的上皮细胞(CTCs)在外周血中为数很少,大约109血 细胞中才一个。因此,富集血中的CTCs是第一任务。富集方法包括图2,3显示的如何收集全血,再通过密度梯度离心法、Ficoll-Paque、分子筛 过滤法、免疫磁吸法、或CTC芯片法分离CTCs。CTCs的在体测定法包括ISET、MEMS、免疫细胞化学法、抗体(A45-B/B3、AE1 /AE3)、流式细胞仪、fluorescence in situ hybridization (FISH)、Fiber-optic Array Scanning Tech、Immunomagnetic beads、qPCR、基因分析法、激光显微镜法、激光-声放大联合测定法。表2是我们总结的目前已经研发出的、和正在研发的各种分离和检测CTCs的方 法。
图2图3
   现在已知肿瘤的恶变、病人的总存活率和存活期与血中CTCs的数量和活性成正比。现在我们还知道,血中微量的、低活性(或休眠)的CTCs可与乳癌手术后的 病人长期共存达20年之久而没有明显的病理现象。由原发性肿瘤脱落后进入循环体系(包括淋巴循环)的CTCs,在各种诱因的影响下,一旦复活(或活性增 加),可在远端组织通过粘附、着床、侵润、形成转移微灶(microcolony)和直至肿瘤转移。我们认为,粘附和着床的地点可能就发生在毛细血管和疏 松结缔组织交联处(但这方面工作似乎被遗漏了,数据和资料很少)。此处血管狭窄,由单层扁平内皮细胞组成,循环阻力大,CTC容易在此粘附、着床和外渗 (贾力2011年国际纳米会议报告:From understanding the complex of cancer metastasis to designing cancer nanomedicine: what nanomedicines can and can’t succeed;北京,9月8日,2011)。Al-Mehdi等把转染过绿色萤光蛋白(GFP)的人纤维癌转移细胞HT1080和大鼠胚胎成纤维细胞 2.10.10(染有rasH和myc癌基因)静脉注射到nu/nu小鼠后4-6 h,收集肺组织,在组织显微镜下观察,可见大多数癌细胞贴壁于毛细血管前小动脉的内皮细胞。

    有活性的CTCs的病理特性表现在其显著的恶劣性:体积大、重量重,和顽固的耐药性(图4)。因此,抗癌药对其作用差,这也是抗癌药在临床效果差的原因。 肿瘤的转移(或再复发)始于肿瘤细胞与内环境稳定因子(homeostatic factors)之间的相互制约和平衡的破坏。用James Paget爵士在1887年发表的“种子和土壤”(seed-and-soil)的理论来解释,我们在此给予进一步的描绘、扩充就是,当花园的草坪长得茂 盛的情况下,随风吹来的野草籽(CTCs)是无法接触土壤的。即便接触了土壤表面,它也无法与茂盛的青草竞争沃土,从而生存下来。只有在草坪上的青草凋萎 时,野草籽才可能落地、生根和繁殖。抗癌药副作用的结果就是使得“青草凋萎”(贾力:2010年中国药学会年会报告“21世纪的肿瘤术后转移的新认知要求 全球抗癌药物研发战略重点的转移”, 11/7/2010,天津中国)。 图4
 
    目前全球CTCs的理论、技术经过10多年的发展,还仅限于建立和完善CTCs的检测法,以了解相关CTCs的biomarkers,以及CTCs的质和 量与化疗药物的疗效、预后、病人总存活率和“病人无疾病发展存活期”(PFS)的关系,因此获取的病人样本的癌细胞是处于CTCs高度生长、增殖和活化时 期,或受到“抗癌药”的作用时期,即癌症已构成明显的转移现象。而我们的创新性思维是把监测期提前到病人手术后尚无明显转移症状时,动态监测CTC从休眠(或低活性)到活化、侵润和远处着床的转移动力学(metastasis dynamics)的过程。只有在认知了肿瘤的转移动力学后,我们才能实时地建立起肿瘤转移的预警和药物干预的技术和方法。
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