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Science子刊|只需少量癌细胞便可在一小时内完成乳腺癌检测,国外团队发表新型自动成像细胞仪最新成果

图:文章发表在Science Translational Medicine期刊上。

目前,乳腺影像学检查仍是进行有效筛查和早期癌症检测的重要手段。同时,基因组生物标志物分析已开始用于临床诊断,血清生物标志物分析,即液体活检也正快速兴起。但事实上,很多乳腺癌患者通常是在出现明显症状(例如明显的肿块,体重减轻和不适)之后才进行相关组织检查和诊断。此外,准确、及时地对癌症进行诊断和分型并不简单,且组织活检可能需要较长时间才能得到结果,大大阻碍了乳腺癌的早期诊断和后续治疗。为了解决上述延迟诊断的问题,研究人员对设计自动化、快速、便携式且价格低廉的诊断及配套技术十分关注。

近日,由美国哈佛医学院、新加坡南洋科技大学及其他研究人员组成的国际研究团队开发了一种名为CytoPAN的便携式自动成像细胞分析系统,该系统可利用穿刺获得的样本,在1小时内准确检测乳腺癌并识别其亚型,其癌症诊断准确率达100%,实现了乳腺癌的快速诊断和分型。8月5日,该研究成果发表在Science Translational Medicine上,文章题为“CytoPAN—Portable cellular analyses for rapid point-of-care cancer diagnosis”。

图:CytoPAN系统。

文章共同通讯作者、美国马萨诸塞州总医院系统生物学中心研究员Hyungsoon Im表示:“通过将流式细胞技术和穿刺活检结合起来,我们开发的癌症诊断检测能够比标准活检和组织病理学检查更便宜、侵袭性更小。”

据文章介绍,CytoPAN是一种基于荧光的自动成像细胞分析仪,通过多通道成像进行癌症诊断和分型。该系统可通过特定的算法分析细胞图像,在无需用户输入信息的情况下快速、准确、自动分析细胞特征,还允许在五个不同的通道中进行多重检测,在1小时内提供检测结果。此外,研究团队还制备了含有相关抗体的冻干试剂盒,并优化了用于细胞系和小鼠模型中乳腺癌分子的分析方法。

图:CytoPAN工作原理。

为了识别乳腺癌细胞,研究团队使用了四种生物标志物,并根据CD45及其大小来识别宿主细胞。四种生物标志物包括上皮细胞粘附分子(EpCAM)、表皮生长因子受体(EGFR)、粘蛋白1(MUC1)和HER2。该标志物组合已被证明可有效地区分癌细胞和宿主细胞。

通过实验,研究人员发现在不同比例的癌症和免疫细胞混合物中,预期和CytoPAN检测到的癌细胞数量之间有很好的相关性。随后研究人员根据ER、PR和HER2状态将CytoPAN检测到的癌细胞分为四种亚型:内腔HER2阴性(ER / PR)+(HER2)−,内腔HER2阳性(ER / PR)+(HER2)+,HER2阳性(ER / PR)−(HER2)+和三阴性(ER / PR)−(HER2)−,有助于临床指导患者选择最合适的治疗方法。

随后,研究人员进行了一项前瞻性临床试验,收集了68位乳腺癌患者的详细数据和穿刺样本。对于收集足够细胞的63位患者(细胞多于50个),研究分析了每位患者平均1308个细胞。结果表明,CytoPAN对穿刺样本的诊断率高达93%,且与组织病理学有良好的相关性。该系统对于检测为癌症的样本诊断准确度为100%(假阳性率为0%,假阴性率为0%)。相比之下,HER2和ER/PR受体亚型诊断准确率分别为96%和93%。

图:CytoPAN设备和数据分析。

以上初步研究结果表明,仅使用单次穿刺样本传代细胞进行准确的乳腺癌诊断是可以实现的。CytoPAN在乳腺癌快速诊断中具有显著的优越性。第一,每个样本可在1小时内完成整个处理周期;第二,可通过分析每个样本少量癌细胞来建立准确的癌症诊断;第三,只需少量的癌细胞就可确定乳腺癌亚型。
对于该研究成果,杜克大学黄俊教授表示:“CytoPAN系统具有巨大的潜力,可在资源有限的条件下加快癌症诊断。通过自动成像和分析,以及通过穿刺进行简单的样本采集,无需使用大量的实验室设备和训练有素的专业人员,就可以实现快速检测。总的来说,该系统成本,所需样本无需冷藏易于保存,这使其成为易于操作的简便解决方案,有助于解决癌症的诊断延迟问题。
研究团队表示,这仅是获得的初步成果,后续仍有很多分析验证工作。如果该系统能够实现商业化,将得到广泛的应用,尤其是在低收入和中等收入国家。据估计,该检测仪器的成本约为2,000美元,每个试剂盒的费用约低于5美元,比目前进行诊断性病理检测的费用低五倍多。目前,该团队已经展开更大的前瞻性临床试验,以验证该系统的有效性。

参考资料:

1.CytoPAN—Portable cellular analyses for rapid point-of-care cancer diagnosis

https://stm.sciencemag.org/content/12/555/eaaz9746

2.International Group Developing Point-of-Care Flow Cytometer for One-Day Diagnosis of Breast Cancer

https://www.360dx.com/point-care-testing/international-group-developing-point-care-flow-cytometer-one-day-diagnosis-breast?_ga=2.46636773.331497834.1597025912-944975897.1565593508

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本文由 测序中国 作者:戴胜 发表,转载请注明来源!

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