液體活檢這個(gè)概念火了不是一天兩天了。從血液中獲取循環(huán)腫瘤細胞（CTCs）進(jìn)行分析，這是癌癥早期診斷和精準醫療的基礎。

最大的障礙也出在這里。CTCs是真的少，臨床上抽個(gè)5-10ml的血液，很可能都檢不出來(lái)啥[1]。有沒(méi)有什么更好的辦法能夠把這些“少數分子”聚集起來(lái)一網(wǎng)撈起呢？

有了！本周在《自然生物醫學(xué)工程》雜志上發(fā)表了一篇新研究，哈佛醫學(xué)院的放射學(xué)大牛SanjivGambhir教授團隊開(kāi)發(fā)了一套磁力“魚(yú)線(xiàn)”，將不到小指長(cháng)的磁性金屬線(xiàn)伸入血管，磁性納米粒子標記的CTCs就會(huì )迅速被“釣起”。與抽5ml血相比，這條魚(yú)線(xiàn)的效率達到了10-80倍，而與另外一種類(lèi)似的商業(yè)檢測方法GILUPICellCollector相比，效率可以達到500-5000倍！[2]

通過(guò)改變納米粒子的結合方式，這種方法也可以用來(lái)檢測DNA、RNA、蛋白質(zhì)等其他稀有生物標記物！

CTCs是真的少。雖然癌癥患者體內可能存在著(zhù)成百上千的CTCs，但是同時(shí)人體血容量大約在5L左右，5-10ml血樣里能夠含有的CTCs簡(jiǎn)直屈指可數。有位科學(xué)家說(shuō)得好，這就像讓你從浴缸里撈一粒沙，但是只給你舀一杯水。

就算這一杯水里恰好舀到了沙子，那就夠了嗎？我們都知道，腫瘤存在很大的異質(zhì)性，少量的CTCs可能根本不足以描述腫瘤的特征[3]，考慮到測試藥物敏感性也需要幾十到幾百個(gè)腫瘤細胞[4,5]，獲取的CTCs自然是越多越好。

那么增加檢測的樣本的容量又如何呢？把全身的血液都提出來(lái)分析一遍？像是體外循環(huán)、透析這類(lèi)方法倒是可以做到，不過(guò)不管風(fēng)險還是成本都太高了。

另一個(gè)思路是在體內捕捉CTCs，比如說(shuō)GILUPI的CellCollector技術(shù)，這種技術(shù)是將涂布了對應抗體的金屬材料置入血管收集CTCs[7]，不過(guò)它的收集效率比較一般，這可能是因為光靠抗原抗體之間的作用，“抓捕”力量還是不太夠。

哎？癌細胞自己過(guò)不來(lái)，拉它一把！

叫你一聲就問(wèn)你敢不敢不來(lái)

想要快速、大量地從血流中抓取CTCs，關(guān)鍵還是要有足夠強的結合力，研究者們選擇了磁力。這套磁力魚(yú)線(xiàn)的設計也蠻簡(jiǎn)潔的，先用包裹著(zhù)抗體的納米粒子標記CTCs，然后放上磁力線(xiàn)等著(zhù)抓就行了！

研究者算了一筆賬。假設1ml血液里有1個(gè)CTC，那么理想情況下5ml血液樣本里能檢出5個(gè)CTC。如果用磁力線(xiàn)呢，1小時(shí)足夠全身血液通過(guò)一條2-3mm直徑的靜脈血管了，5L的血液啊，就算只能抓住5%的標記CTCs，那也能抓到250個(gè)，足有血樣的50倍了，可行！

經(jīng)過(guò)一番設計，研究者確定了1μm大小超順磁性氧化鐵粒子+EpCAM抗體的組合。EpCAM是一種上皮細胞來(lái)源癌細胞經(jīng)常出現的細胞表面黏附分子，血細胞中不表達[29]。磁線(xiàn)則確定0.75mm直徑、6cm長(cháng)，這樣磁力足以覆蓋2-3mm直徑血管，同時(shí)也不會(huì )造成血流不暢。

理論上，這套設備應該能夠抓到90%以上被包被抗體納米粒子（MPs）標記的CTCs了！

標記、捕獲、洗脫培養、分析，完美！

來(lái)試一試吧！研究者們準備了一套機械模擬的循環(huán)系統，先放入了被MPs標記好的CTCs。放入磁線(xiàn)不到10min，上面已經(jīng)吸滿(mǎn)了MPs了！分析結果顯示在三種不同CTCs濃度下（10、100、1000個(gè)/ml），捕獲率達到了25-58%！

相對的呢，非EpCAM表達細胞、或者放置沒(méi)有磁力的金屬線(xiàn)，捕捉率分別只有0.6%和0.1%，可見(jiàn)這種方法的特異性還是非常高的。

真的用起來(lái)我們肯定是沒(méi)法事先在體外標記好CTCs的，所以研究者又嘗試了直接在循環(huán)內標記。先放入MPs，再放磁線(xiàn)，CTCs捕獲率也達到了41-85%！而且放入的MPs有97%都被成功回收了！

研究者還把循環(huán)中的buffer換成了人類(lèi)全血，這樣整個(gè)系統的粘稠度上升了3-4倍，但是捕獲率還是很不錯滴，理想標記狀況下有34-55%，直接在系統內標記則有33-40%。

令人高興的是，這些被捕獲的CTCs洗脫后仍然有活性，在培養皿中生長(cháng)得和未標記CTC一樣，MPs標記也不會(huì )影響它們的基因表達，說(shuō)明用磁線(xiàn)釣來(lái)的CTC拿去分析患者腫瘤表型完全沒(méi)有問(wèn)題！

考慮到在體內，CTCs實(shí)際上壽命很短[7,8]，大范圍內用MPs標記可能效率并不高，研究者們又進(jìn)一步改進(jìn)了這個(gè)方法。直接在插入磁線(xiàn)的上游注射MPs，只在局部提高M(jìn)Ps濃度，路過(guò)的CTC立刻被標記立刻被收集。這種方法也允許使用更大顆粒的MPs，可以增大磁力。

體外實(shí)驗顯示，改進(jìn)后的方法效果也很好，96%的MPs都在第一次經(jīng)過(guò)磁線(xiàn)的時(shí)候被捕獲了，buffer中的CTCs捕獲率有22-46%，血液中則有39-70%。

接下來(lái)就是體內實(shí)驗了。研究者選擇了豬的耳靜脈，因為這段血管與人類(lèi)手臂上的頭靜脈比較相似，可以很好地模擬人體內的情況。

遺憾，內源CTCs模型建造有困難[9]，研究者還是得采用注射外源CTCs的方法來(lái)模擬約100個(gè)CTCs/ml的血液環(huán)境。結果顯示，2500-10000個(gè)CTCs，磁線(xiàn)成功捕獲了1-8%，捕獲成果與抽5ml血相比達到了10-80倍了！

對比此前在體外模擬循環(huán)中測得，CellCollector的捕獲率只有0.0016±0.0003%，磁線(xiàn)的捕獲率達到了500-5000倍！

那么現在問(wèn)題就剩，這個(gè)方法對身體有害嗎？鐵納米粒子本身可以用于治療貧血，也有Feraheme這樣的FDA批準藥物。

研究者也在小鼠中進(jìn)行了安全性實(shí)驗，注射15倍劑量的MPs，然后在1天、1周、1月后給小鼠體檢，結果顯示注射后只有白細胞短暫下降了，隨后一切指標都很正常，并沒(méi)有出現鐵過(guò)載現象。

MPs本身半衰期只有約2.8分鐘，注射后15分鐘內就能夠清除97%，它的代謝路徑也與其他的鐵納米粒子相似[10-13]，想來(lái)還是比較安全的。

體內實(shí)驗中，磁線(xiàn)表現出了1-8%的捕獲率，不過(guò)實(shí)際上豬耳血管結構很復雜，有很多分支，并非所有被標記的CTCs都通過(guò)了磁線(xiàn)，最好的證據就是，體外能夠捕獲96%的MPs，但是體內只能捕獲34%。

而且實(shí)驗中使用了造影劑，這可能會(huì )讓CTCs粘到血管壁上；為了模擬多加的那根注射管，也會(huì )刺激血管緊縮，導致更多CTCs逃過(guò)磁線(xiàn)的檢查。

如果這項技術(shù)能夠應用在人體上，更長(cháng)更平滑的頭靜脈將允許更長(cháng)的標記時(shí)間和更大的檢測量，真實(shí)的捕獲率可能要在三倍以上。

這項技術(shù)硬要挑個(gè)問(wèn)題，恐怕就是侵入性了。不過(guò)對比癌癥治療的收益，這也是值得冒的風(fēng)險。

期待磁力“魚(yú)線(xiàn)”能夠早日走入臨床?；蛟S有一天它不僅僅能夠用于癌癥早期檢測、腫瘤異質(zhì)性分析，還可以變身磁力“漁網(wǎng)”把癌細胞一網(wǎng)打盡。