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作為液體活檢“半壁江山”,循環腫瘤細胞捕獲及檢測技術在2018年取得了哪些進展?

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在過去的一年中,循環腫瘤細胞(CTC)捕獲和檢測市場飛速增長,多個公司將此類技術推向臨床并應用于癌癥的診斷,與此同時,一大批新興公司憑借其獨有技術從科研機構中脫穎而出,開啟了循環腫瘤細胞捕獲和檢測的商業化之路。

傳統上,臨床醫生采用組織活檢進行癌癥診斷。但這種方法對患者具有侵入性,不僅耗時且價格高昂。在過去的十年中,液態活檢技術的發展為這些問題帶來了突破性的解決方案,并有望為不同患者的疾病提供了更加精準的個體化信息。

加拿大多倫多大學生物化學教授Shana Kelley一直致力于CTC捕獲和檢測技術的研究,她認為,“液體活檢將有望帶來一次徹底的模式轉變,因為患者可以在接受治療的同時以一種非侵入式的方式進行持續監測。這樣可以監測腫瘤的動態特征,幫助醫生們制定更多治療方案,而組織活檢由于技術的風險和侵入性無法做到這些?!彼€表示:“我們發現越來越多的技術能夠在單細胞水平分析CTCs的基因型和表型特征??紤]到這些細胞的異質性以及追蹤患者樣本中目標亞群微量水平的重要性,這一點極其重要?!?/p>

一般而言,研究人員可以通過CTC的生物或物理特征(如基因表達、大小、密度、變形性或電荷)進行正向富集或負向富集,然后利用免疫、分子或功能性實驗對這些細胞進行檢測。雖然CTC富集和捕獲技術前景廣闊,但與利用ctDNA的液體活檢技術相比,研究人員卻遇到了挑戰。

2017年發表在Cancer Discovery期刊的一項研究中,來自德國漢堡大學醫學中心的Klaus Pantel及其研究團隊對CTCs在液體活檢領域的臨床應用進行了研究,并指出了CTCs應用的局限性:建立癌細胞系或異種移植需要成百上千個CTCs,這使該方法適用于極少數疾病的晚期患者身上。作者還指出,對基于CTC生物學發現的新技術研發的關注,常常會延緩CTC檢測進入臨床診斷的進程。但研究人員也表示,有關CTC生物學的新研究已經開始衍生出“集CTCs富集、檢測和定性于一體”的平臺。

美國醫療和生命科學咨詢公司Health Advances副總裁Kristen Amanti認為,CTCs臨床應用的問題和障礙主要取決于如何使用這些細胞?!叭绻驹噲D利用CTCs來進行癌癥篩查,而不是監測已經被診斷出患有某種特定癌癥患者的治療,那么公司將面臨更大的困難?!盞risten Amanti說到,“如果沒有針對特定類型癌癥的篩查機制,那么在證明臨床證據有效方面會很困難。如果你提前了解已有一個篩查機制,那你可能還要去證明你比這種篩查更好,或者能夠提供某種經濟優勢?!?/p>

商業化進程加速

雖然在臨床開展上面臨著不少障礙,但是CTC富集和檢測的商業前景仍然十分強勁。2018年,多家公司都在CTC捕獲和檢測技術的臨床轉化方面取得了重大進步。

美國Epic Sciences公司的CTC技術在2018年取得了一系列積極進展。2018年6月,Epic Sciences公司及合作伙伴發布了一項多機構隊列研究,驗證了基于CTC的AR-V7檢測方法的有效性。根據該公司的信息,這項研究是首個證實液體活檢能夠預測治療效果并顯示對患者具有生存受益的研究之一。此外,Epic Sciences在2018年初時曾獲得5200萬美元E輪融資,目前該公司正在將其技術用于研究血液中腫瘤細胞和人類免疫細胞的綜合分析,進而用于免疫治療藥物的研發和伴隨診斷中。2018年11月,該公司還與加拿大四家乳腺癌治療中心合作進行了一項臨床試驗,以檢測其技術是否能預測轉移性乳腺癌患者的復發風險。

與此同時,美國液體活檢公司Celsee Diagnostics在CTC富集工具商業化方面取得了進展。在與單細胞診斷公司IncellDx達成一項可行性研究合作后,Celsee Diagnostics在2018年1月份簽訂了一系列產品的聯合商業化協議,包括基于CTC的乳腺癌、結直腸癌、前列腺癌和其他癌種的篩查產品。

2018年5月,CellMax Life公司啟動了一項美國臨床試驗,用于驗證其基于CTC的結直腸癌篩查產品。該公司CMx平臺目前只在亞洲銷售,采用于一種“混合微流體芯片”,能夠從10億個正常細胞背景中分離出1~10個CTCs。CellMax Life還在2018年4月份與IncellDx達成合作,共同開發和和銷售幾種實體瘤的CTC檢測產品,用于個性化治療方案選擇和監測。近日,CellMax Life還宣布,作為公司細胞療法臨床試驗的一部分,公司已經與臺灣Medigen Biotech公司達成合作。Medigen將結合Cellmax Life的CMx平臺及其液體活檢panel,用于患者的的治療決策及療效監測。

另一家計劃進軍CTC液體活檢領域的公司是Precision for Medicine。2018年9月,Precision for Medicine收購了ApoCell公司及其ApoStream CTC富集技術。該技術可利用介電電荷差分離腫瘤細胞和正常細胞。根據Precision for Medicine公司高級副總裁Darren Davis的說法,公司收購ApoCell主要在于其開發的一款基于免疫組織化學和免疫熒光成像的新型液體活檢技術。

Vortex Biosciences也在推廣基于CTC的VTX-1液體活檢平臺方面取得了進展。該公司在2018年3月份與BioView合作開發一種整合流程,以識別CTCs的臨床生物標志物。2017年11月份,該公司和Stratec Consumables簽訂了一項供貨協議,計劃開發一款適用于Vortex平臺的微流體芯片。該芯片最初由加州大學洛杉磯分校(UCLA)開發,新版芯片將幫助該平臺適用于商業生產規模。此外,在2018年早些時候,Menarini Silicon Biosystems公司宣布已經將最近收購的技術整合到一款細胞型液體活檢流程中,其中包含CellSearch CTC純化工具。該公司表示,CellSearch利用細胞外抗原表位和免疫磁珠,以一種自動化方法從血液樣本中提取腫瘤細胞。

初創公司潛力巨大

位于美國密歇根州的初創公司Akadeum計劃通過公司的微氣泡平臺進入液體活檢市場。公司稱微氣泡平臺可以識別和分離CTCs和其他分子分離。目前Akadeum的這款工具只限于研究使用,與微流控芯片不同的是,該平臺使用的是低密度的玻璃板和空氣泡,氣泡表面帶有特定抗體,能夠與靶細胞結合,然后“浮到表面”。Akadeum公司CEO Brandon McNaughton表示,該公司計劃在未來兩到三年內在全美國推廣產品甚至銷往國外。

來自威斯康星大學的 Capio BioSciences公司也開發了一種類似的技術,名為CapioCyte。該技術整合了細胞滾動和多價結合功能。Capio BioSciences創始人Seungpyo Hong解釋道,CapioCyte與其他CTC捕獲技術不同之處在于,該技術結合了仿生學和納米技術。癌癥篩查和早期診斷是一個極大的市場,但Hong指出,每個患者的CTCs所呈現的高度變異數量和表型表明,CTCs的預后價值將在未來得到進一步探索。

除此之外,美國堪薩斯大學還在2018年5月公布了一項關于微流體平臺的研究,該平臺可以對包括多發性骨髓瘤在內的克隆性漿細胞疾病患者的循環漿細胞進行檢測。在堪薩斯大學大學化學與機械工程專業教授Stephen Soper主導下,研究團隊在2016年創建了Biofuidica公司,進一步開發一款使用正弦微流控技術的診斷工具。

學術成果不斷涌現

商業進程之外,關于CTC的學術成果在去年同樣不斷涌現。例如,來自加拿大英屬哥倫比亞大學的研究人員便開發了一款CTC富集系統。研究團隊認為,通過結合生物物理富集和激光捕獲顯微切割(LCM),該系統在一定程度上克服目前液體活檢技的局限性。在本研究中,課題組通過溶解紅細胞從前列腺癌血樣中富集CTCs,使用一種特殊的微流體細胞分類方法分離白細胞和CTCs。為了提取單個CTC用于激光捕獲顯微切割,研究小組通過免固定染色選擇腫瘤細胞,將細胞樣本嵌入水凝膠基質中,使細胞固定。隨后,研究小組然后使用一款短距離散焦UV激光提取包埋的細胞。

此外,在去年4月份,來自加拿大多倫多大學的一個研究小組發布了一項關于mRNA細胞計數法的檢測方法,將CTC分離和基因表達分析結合起來。研究人員使用兩種磁性顆粒,選擇性雜交腫瘤細胞中mRNA的不同區域,幫助分離細胞并評估每個細胞中RNA的含量。研究小組利用免疫熒光法以及mRNA方法或EpCAM捕獲法檢測到CTCs。研究人員發現mRNA細胞計數方法能夠同時提供CTC數量和臨床相關mRNA的缺失或存在的準確情況。但研究小組表示,他們還將需要在CTCs含量較少的早期癌癥患者中測試這種方法。

結語

腫瘤液態活檢的概念起源于CTC,相比ctDNA,發現較早卻浮沉多年的CTC在幾番打磨后逐漸發揮出自己的優勢。借著二代測序技術的東風,ctDNA后來者居上占盡風頭,但是CTC也完全沒有落后。CTC分離和鑒定技術的發展使得相關研究再次成為腫瘤領域的焦點。如今,越來越多新的檢測產品正在被使用,未來可能還會出現更多。隨著更多數據的積累與臨床證據的支持,液體活檢的使用或將變得更加常規化。

參考資料:

Circulating Tumor Cell Capture Technologies Expand in 2018

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2019年1月11日 09:15
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