希少細胞を捕捉するための多用途のマイクロアレイ プラットフォーム

Aug 09, 2023

Scientific Reports volume 5、記事番号: 15342 (2015) この記事を引用

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メトリクスの詳細

体液中で極めて低い周波数で発生する稀な事象の分析は依然として困難です。 私たちは、大規模なバックグラウンド集団から単一の標的細胞を捕捉できる多用途のマイクロアレイベースのプラットフォームを確立しました。 ユースケースとして、正常な血液細胞 10 億個に約 1 個の細胞である循環腫瘍細胞 (CTC) を検出するという挑戦的なアプリケーションを選択しました。 抗体カクテルとインキュベートした後、標的細胞がマイクロ流体チップのマイクロアレイ上に抽出されます。 当社のプラットフォームはアクセスしやすいため、その後ターゲットを回収してさらなる分析を行うことができます。 マイクロアレイは、共局在化により偽陽性捕捉イベントの排除を容易にし、蛍光標識なしでの検出を可能にします。 当社のプラットフォームを使用したがん患者の血液サンプルの分析は、ゴールドスタンダードの性能に達し、部分的にはそれを上回り、臨床応用の実現可能性を実証しました。 臨床研究者は、チップの製造やインキュベーションプロトコルを変更する必要がなく、抗体カクテルを自由に選択できるため、捕獲種を事実上任意にターゲティングできるため、生物医学科学における幅広い用途が可能になります。

体液中で極めて低い頻度で発生する単一細胞の特定のサブセットの検出と分子特性評価は、診断ツールとして生物医学において重要な可能性を秘めていますが、過去 10 年間にわたる多大な努力にもかかわらず、技術的には依然として非常に困難です。 血液、尿、胸水、脳脊髄液、腹水などの体液は医療診断において中心的な役割を果たしており、血液は最も広く使用されている情報源です。 細胞由来の分子（タンパク質、核酸、代謝産物など）の分析に加えて、血液中を循環する細胞全体を分析すると、DNA、RNA、タンパク質における特定の疾患の原因と実際の状態に関する最も複雑な情報が明らかになる可能性があります。レベル。 基礎研究および応用研究における応用例としては、免疫疾患または感染症患者の末梢血中の希少な T 細胞サブセット 1 や、「リキッド バイオプシー」とみなされるがん患者の循環腫瘍細胞 (CTC) の分析が挙げられます。 」2,3、過去 5 年間で大きな関心を集めている新しい診断コンセプト 45、6、7、8。 遠隔転移はがん関連死の主な原因であり9、固形原発腫瘍（乳がんなど）から血流へのがん細胞の放出から始まります10、11。 これらの CTC は、離れた臓器 (肺、肝臓、骨、脳など) に定着し、最終的には転移性病変を形成する可能性があります。 CTC の分析は、転移進行の生物学に関する重要な洞察と、がん転移の治療における新たな視点を提供します 12,13。 しかし、CTC と血球の比率は約 1:109 であるため、血液サンプルから CTC を濃縮して同定することは、数十年の研究を経た今でも大きな課題です（CTC が 200 個/ml 未満、赤血球が 5 × 109 個/ml と仮定すると） ml、7 × 106 WBCs/ml)14. CTC の多くの異なる濃縮戦略は、上皮細胞接着分子 (EpCAM) をターゲットとしたポジティブ選択に依存しており、さまざまなマイクロ流体アプローチが開発され、有望な結果が示されています 15、16、17、18、19、20、21、22、23、24。 抗 EpCAM でコーティングされた表面は、CTC を固定化する細胞膜内の EpCAM 分子と相互作用しますが、血液細胞はシステムを伝達します。 捕捉された細胞の検証とさらなる分析は、免疫染色またはその他のアプローチによって実行されます5。 しかし、最近の研究では、EpCAM 陰性 CTC も癌患者の血液中に発見されているため、EpCAM が必ずしも信頼できるマーカーであるとは限らないことが示されています 25、26、27。 均一な抗体でコーティングされた表面に基づくアプローチは、特異性が低いという問題があり、実用化には効果がなくなる可能性があります。 このため、(i) 広範囲の異なる表面エピトープを容易にターゲットでき、(ii) 大量の血液を処理でき、(iii) 高い特異性を示し、(iv) 単一のエピトープを可能にする CTC 捕捉デバイスの開発が必要です。細胞分析は依然として困難ですが、需要は非常に高いです。