在本刊雜志的采訪中,Christoph Krafft 醫生介紹了如何通過迷你實驗室來診斷胰腺癌。
“Cando平臺是指將迷你實驗室與拉曼光譜儀聯用,而無需另外的生物分子作為標記物。”
-------------Christoph Krafft博士,光學細胞診斷研究小組負責人,Leibniz光子技術研究所(IHPT),Jena

LP《實驗與分析》:胰腺癌高居癌癥死亡率的第四位且很難診斷,您認為原因是什么?
Christoph Krafft: 胰腺包含在十二指腸進行消化性分泌的外分泌腺細胞以及生產激素并送入血液的內分泌組織的細胞。胰腺癌98%源自外分泌器官,其中大多數是惡性腫瘤。其確診一般需要結合影像技術如超聲波或電腦斷層掃描,血液檢查和活檢。腫瘤診出時通常已是2?5cm大。它們可以長在十二指腸壁,滲入血管結構或腹膜并形成轉移灶。由于這些原因,只有10到15%的腫瘤在確診后還能手術治療。不能手術的腫瘤對化療回應不良。
LP《實驗與分析》:什么是循環腫瘤細胞(CTC),他們對癌癥的診斷和治療有什么意義?
KRAFFT 博士:在癌癥進展階段,癌細胞從癌變組織上脫落。它們進入體液如血液,尿液或淋巴液,并可在人體內蔓延。對體液進行分析以診斷疾病稱為體液活檢。液體活檢相比于組織活檢,其優點是更簡單,所需的條件更微創,而且可以多次取樣。循環腫瘤細胞會轉移到其他器官而參入轉移灶的形成。體液中的循環腫瘤細胞數量是一個癌癥的惡性程度及預測的診斷標志。循環腫瘤細胞的技術可以用來識別原發器官。在某些情況下原發腫瘤太小而導致以后病癥的轉移。胰腺癌是一種僅在晚期表現癥狀的腫瘤。成像技術只能顯示1厘米以上的胰腺癌。循環腫瘤細胞數也可以用于跟蹤治療過程。這在癌癥治療中對常常引起明顯副作用的化療和放療尤為重要。如果循環腫瘤細胞數目在治療過程中沒有減少,這就意味著,該療法是不成功的,應啟動其他的治療方案。
LP《實驗與分析》:在“Cando”這個歐盟項目中,這種用于早期檢測胰腺癌的迷你實驗室中,您負責研究哪些特殊因子?
KRAFFT 博士:通過該項目建立一個體內方法和一個體外方法的平臺,用于分離作為生物標志物的循環腫瘤細胞。利用拉曼顯微鏡測定其濃度。IPHT自2008年以來就探索借助于拉曼光譜進行細胞識別,已發表了眾多有關的論文和ZL。體外方法需用5ml血液, 其中含有大約2千5百萬個白細胞。我們面臨的挑戰是將其中稀少的循環腫瘤細胞(通常為1~10個)識別出來。首先是分離血紅細胞,在迷你實驗室將癌細胞預選后,將剩余的細胞固定在SERS(表面增強拉曼光譜)活性基板上。用激光照射具有納米結構的金屬表面時某些波長的電場增強,從而將所述吸附物的拉曼信號增加幾個數量級。以這種方式,在幾個毫秒的測量時間里記錄強度相對較低的細胞拉曼光譜,可以檢測到幾千個細胞。
體內的方法則是使用一種由該項目的合作伙伴GILUPI提供的功能化的插管,將它插在手臂上的血管內。半小時后插管中流過約1.5L左右的血量。癌細胞被留在功能化的插管內。因為血容量增大了300倍,也增加了檢出待測循環腫瘤細胞的可能性。捕獲到的癌細胞從插管中轉移至迷你實驗室。
這第二種方法的優點在于用插管預選癌細胞, 則需用拉曼光譜儀研究的細胞數更少。這兩種方法中拉曼光譜的作用相當于一種無標記物的細胞指紋。然后根據分類模型對癌細胞進行識別和量化。
LP《實驗與分析》:與以前的檢測方法相比,Cando平臺有什么優勢?
KRAFFT 博士:對胰腺癌來說目前還沒有測試標準。全球僅存在一種公認的用于檢測病人轉移性乳腺癌、結腸癌和前列腺癌的循環癌細胞的方法。它采用不同抗體的調和物,與微米級鐵粒子相連接,癌細胞被強磁鐵從血液中提取出來并被加入另外的生物分子而染色,該法精度不高,提純的樣品中只有50%的癌細胞。很可能過程中很多癌細胞都被當成正常細胞而沒被檢測到。
Cando平臺將迷你實驗室與拉曼光譜儀聯用,無需另外的生物分子作為標記物,分析過程中由于癌細胞的損失減少而提高了靈敏度。高靈敏度能夠在胰腺癌的早期將其診斷出來,有利于制定更好的治療方案。
Cando平臺還包括第二種迷你實驗室,它將細胞提取出來,然后通過滾環擴增和納米光學生物傳感器來進行高度特異性的核酸水平的分子生物學分析。這種方法可以對混有正常細胞的癌癥細胞群進行分析。這兩種迷你實驗室都可做成盒式裝置,可在便攜設備上使用,儀器配有自動化的微流體泵和光學系統。
LP《實驗與分析》:感謝Krafft博士接受我們的采訪。
Christoph Krafft博士簡歷
Christoph Krafft 博士在Oldenburg大學完成物理學課程,在柏林Humboldt大學獲得生物物理學博士學位,在Dresden 大學完成分析化學專業的教授資格答辯。 2000~2006年,他領導分子光譜新人研究小組,開發拉曼和紅外光譜技術在生物醫學領域的應用。2008年至今,他在Leibniz光技術研究所(IPHT)領導光譜和成像部門的光學細胞診斷研究組。
(轉自實驗與分析網)