來源：原理

　　當腫瘤在器官內生長時，它們也同時在向血液中釋放細胞，這些細胞可以移動到其他器官，形成新的腫瘤。這個過程即所謂的轉移，這些從腫瘤上脫落到血液中的細胞，被稱為循環腫瘤細胞（CTC）。

　　CTC中蘊含了大量有關病人腫瘤的信息，它們甚至可以幫助醫生追蹤腫瘤對治療的反應。因此，測量CTC在循環系統中的內滲率（intravasation rate）和半衰期，對于了解它們在組織中的擴散和轉移具有非常重要的作用。

　　近年來，已經有研究人員設計出了不同的方案來捕捉這些細胞，但是現有的用于獲取CTC在形成轉移過程中的擴散動力學的臨床前方法，并不能為CTC在體內的內滲率和半衰期提供直接測量。

　　現在，麻省理工學院的研究人員發展出了一種新的技術，首次直接測量了小鼠體內的CTC的內滲率，并用這種方法揭示了被釋放到血液中的CTC可以存活多久，從而幫助科學家更好地了解不同類型的癌癥是如何在體內擴散的。

　　對生物學和醫學研究工作者來說，CTC是一類很有吸引力的細胞，因為這些細胞可以直接從血液中獲得，為了解腫瘤細胞提供了一個比腫瘤活檢要容易得多的方法。不過，CTC在病人體內很稀少，1毫升的血液中含有的CTC數量可能在1~10個。

　　小鼠是進行這類生物醫學研究的一種常見動物模型，如果能在小鼠身上研究CTC，將可以幫助研究人員回答許多懸而未決的問題，比如這些腫瘤脫落這些細胞時的速度有多快，它們在循環中可以存活多久，以及它們如何有效地培育新的腫瘤。然而，本就稀少的CTC細胞在小鼠身上更是難以尋找，因為小鼠全身只有1毫升多一點的血液。

　　在新研究中，研究人員設計了一個新的系統，使他們可以從未經麻醉的、攜帶腫瘤的小鼠身上抽取血液，然后將血液注入健康的、無腫瘤的小鼠體內；接著，健康小鼠體內的血液會通過另一根管道流回攜帶腫瘤的小鼠體內。如此一來，兩只小鼠就會持續交換含CTC的血液數小時。

用于計算CTC內滲率和半衰期的血液交換技術，每個小鼠的循環系統被表示為一個混合良好的紅球（CTC）容器。| 圖片來源：Bashar Hamza and Alex Miller

　　在這個系統中，他們還為每只小鼠各設置了一個細胞計數器。因此在兩只小鼠進行血液交換的同時，研究人員還可以對CTC進行實時計數，以此來檢測并清除血液中的CTC，從而對CTC進入循環的速度以及它們被清除所需的時長進行直接測量。

　　通過使用這一裝置，研究人員可以在不到一小時的時間內分析兩只小鼠的所有血液。在確定了它們血液中各自的CTC濃度后，他們就可以計算出攜帶腫瘤小鼠產生CTC的速率，以及CTC的半衰期，即細胞在被身體清除之前在血液中存活的時間。

　　在實驗中，研究人員用新的系統分析了患有三種不同類型腫瘤的小鼠，這三種腫瘤分別為胰腺癌、小細胞肺癌和非小細胞肺癌。他們發現這三種腫瘤的CTC半衰期相當相似，都在40~260秒之間。在過去的那些依賴于向實驗室培育的細胞中注射腫瘤細胞的研究中，研究結果表明CTC在血液中只有幾秒鐘的半衰期。而新的實驗結果表明，內源性CTC的實際存在時長要比之前以為的長得多。

　　不過，不同腫瘤類型的CTC內滲率則表現出了更大的差異。比如，小細胞肺腫瘤是一種非常容易轉移的癌細胞，它每小時可脫落超過10萬個CTC；而非小細胞肺腫瘤和胰腺腫瘤每小時僅脫落60個CTC。

　　此外，研究人員還發現，這些來自晚期的攜帶小細胞肺癌腫瘤的CTC在被注入進健康小鼠體內后，在健康小鼠的肝臟中出現了巨大的轉移，就像在腫瘤最初形成的小鼠中一樣。這讓研究人員意識到，注射到健康小鼠體內的這些CTC開始生長，并在幾個月后就能產生可被檢測到的轉移。這是令人興奮的發現，因為它表明這種血液交換技術可以用于溫和地將一個CTC樣本注入在其血液環境中，而無需使用嚴苛的體外技術。

　　研究人員希望利用這種新的方法可以在未來研究不同的藥物治療會如何影響CTC水平。有了這個系統，他們可以觀察CTC的實時濃度，從而有助于進行藥物治療，并觀察它是如何影響半衰期和內滲率的。研究人員還計劃使用該系統研究其他類型的癌癥，包括如白血病和淋巴癌在內的血癌。該技術還可以用于研究其他類型細胞的循環動力學，包括免疫細胞，如中性粒細胞和自然殺傷細胞。

　　#創作團隊：

　　原文：Anne Trafton

　　編譯：小雨

　　#參考來源：

　　https：//news.mit.edu/2021/counting-cells-cancer-0928

　　https：//www.nature.com/articles/s41467-021-25917-5

　　#圖片來源：

　　封面來源：Jose-Luis Olivares / MIT