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《Nature子刊》最新研究发现，通过实时计数循环肿瘤细胞可能有助于揭开癌症传播的秘密，并有望应用于癌症治疗。研究团队开发出一种新的技术，可以在活体内实时追踪肿瘤细胞的数量和行为，进一步解析了癌细胞在体内扩散和生长的过程。这一技术的应用有望帮助科学家更深入地了解癌症的传播机制，为癌症治疗提供新的思路和方法。这项研究对于癌症研究和治疗领域具有重要意义，有望为未来个性化的癌症治疗提供新的突破口。
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作者：Liz Zee
导读：当肿瘤在器官内生长时，它们会释放细胞进入血液。这些细胞可以转移到其他器官，形成新的肿瘤，称为转移瘤。麻省理工学院（MIT）的工程师们现在已经研究出了一个方法，利用这一方法，他们第一次能够测量小鼠体内循环肿瘤细胞（CTC）的生成速率。这一方法还揭示了CTC一旦被释放到血液中可以存活的时间，这可以帮助科学家更多地了解不同类型的癌症是如何在体内扩散的。
这项研究的资深作者Scott Manalis，是科赫综合癌症研究所（Koch Institute for Integrative Cancer Research）的成员、麻省理工学院David H. Koch工程学教授兼生物工程系副主任，他说，“通过在小鼠之间进行血液交换，同时实时计数CTC，我们直接测量了CTC进入血液循环的速度以及它们被清除所需要的时间。”
利用他们的新方法，研究人员能够研究来自胰腺肿瘤和两种肺部肿瘤的CTC。
研究生Alex Miller博士和科赫研究所(Koch Institute)的访问科学家Bashar Hamza博士，是该论文的主要作者，这篇论文于昨日发表在《Nature Communications》上，论文名为“Measuring kinetics and metastatic propensity of CTCs by blood exchange between mice”。
循环肿瘤细胞在患者中很少见：一毫升血液可能含有1至10个循环肿瘤细胞。近年来，研究人员已经设计出了捕捉这些难以捉摸的细胞的策略，这些细胞可以提供大量有关患者肿瘤的信息，甚至帮助医生追踪肿瘤对治疗的反应。
“循环肿瘤细胞很值得研究，因为你可以从血液中提取它们，它们提供了一个观察肿瘤的‘窗户’。这比肿瘤活检要简单得多。”Manalis说。
Manalis说，小鼠只有1毫升多一点的血液，因此更难找到CTC。在小鼠身上研究CTC，这可以帮助研究人员回答许多悬而未决的问题，比如肿瘤脱落CTC的速度有多快，CTC在循环中可以存活多久，以及CTC如何有效地产生新的肿瘤。
为了回答这些问题，Manalis和他的学生设计了一个系统，从荷瘤小鼠身上抽取血液，并将其注入健康小鼠体内。健康小鼠的血液通过另一根管子流回荷瘤小鼠体内。该系统包括两个细胞计数器（每只小鼠一个），用于检测和清除血液中的循环肿瘤细胞。
利用这种系统，研究人员可以在不到一小时的时间内分析每只小鼠的血液。在确定荷瘤小鼠和健康小鼠血液中CTC的浓度后，他们可以计算荷瘤小鼠产生CTC的速率。他们还可以计算细胞的半衰期，即细胞在被身体清除之前在血液中存活的时间。
研究人员与科赫研究所Jacks实验室的成员合作，利用该系统研究患有三种不同类型肿瘤的小鼠：胰腺癌、小细胞肺癌和非小细胞肺癌。
他们发现，三种肿瘤的CTC半衰期很相似，从40秒到250秒不等。然而，在不同肿瘤类型之间，CTC的产生速率有很大的变化。具有侵袭性的转移性肺部小细胞肿瘤每小时可脱落超过10万个CTC，而肺部非小细胞肿瘤和胰腺肿瘤每小时仅脱落60个CTC。
先前那些依赖于从实验室培养的细胞系中注射肿瘤细胞的研究发现，这些细胞在血液中的半衰期只有几秒钟，但Manalis实验室的新结果表明，内源性CTC实际上存在的时间比这长得多。
研究人员还表明，接受CTC的健康小鼠后来出现了转移，即使只交换了几千个CTC。他们发现，肺部小细胞肿瘤的CTC在健康小鼠的肝脏中形成的转移，就像最初荷瘤小鼠体内形成的转移一样。
Hamza说：“我们意识到，我们注射到健康小鼠体内的这些CTC开始生长并产生转移，几个月后我们就可以检测到这些转移。这个观察很令人兴奋，因为它验证了我们的血液交换法也可以温和地用于在原始的血液环境中注入一个可存活的CTC样本，而无需苛刻的体外技术辅助。”
利用这一方法，研究人员现在希望能够研究不同的药物治疗是如何影响CTC水平的。Miller说：“有了这个血液交换法，我们可以实时观察CTC的浓度，这样我们就可以进行药物治疗，并观察药物是如何影响半衰期和产生速率的。”
研究人员还需要进一步的研究来验证血液交换发在其他癌症类型中的应用。他们还计划利用这一方法，研究其他类型的癌症，包括白血病和淋巴瘤等血癌。该方法还可以用于研究其他类型细胞的循环动力学，包括免疫细胞，如中性粒细胞和自然杀伤细胞。
参考资料：
/articles/s41467-021-25917-5
注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。
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