Monolithic Chip for High-throughput Blood Cell Depletion to Sort Rare Circulating Tumor Cells.
Monolithic Chip for High-throughput Blood Cell Depletion to Sort Rare Circulating Tumor Cells.
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DOI：
10.1038/s41598-017-11119-x
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发表时间：
2017-09-07
影响因子：
4.6
通讯作者：
Toner M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fachin F;Spuhler P;Martel-Foley JM;Edd JF;Barber TA;Walsh J;Karabacak M;Pai V;Yu M;Smith K;Hwang H;Yang J;Shah S;Yarmush R;Sequist LV;Stott SL;Maheswaran S;Haber DA;Kapur R;Toner M
循环肿瘤细胞（CTCs）是关于癌症的位置、类型和分期的信息宝库，正在作为诊断靶点和指导个性化治疗的手段而被追求。大多数分离技术利用ctc本身的特性，如表面抗原（如上皮细胞粘附分子或EpCAM）或大小将它们从血细胞群中分离出来。我们提出了一种自动化单片芯片，其中包含128个多路确定性横向位移装置，包含约150万个微加工特征（12 μ m - 50 μ m），用于首先消耗红细胞和血小板。这些设备的输出与惯性聚焦系统串联在一起，将所有有核细胞排成一列，进行多级磁泳，以去除磁性标记的白细胞。单片ctc芯片能够以每秒1500 - 2000万个细胞的速度减少血液样本的体积，同时产生高度纯化的ctc。我们量化了来自38例乳腺癌、前列腺癌、肺癌和黑色素瘤患者样本的2500多个ctc的大小和EpCAM表达。结果显示单个患者之间和患者内部存在显著的异质性。使用单片ctc - chip对ctc进行无偏、快速和自动化的分离，将能够详细测量其物理化学和生物学特性及其在转移中的作用。
Circulating tumor cells (CTCs) are a treasure trove of information regarding the location, type and stage of cancer and are being pursued as both a diagnostic target and a means of guiding personalized treatment. Most isolation technologies utilize properties of the CTCs themselves such as surface antigens (e.g., epithelial cell adhesion molecule or EpCAM) or size to separate them from blood cell populations. We present an automated monolithic chip with 128 multiplexed deterministic lateral displacement devices containing ~1.5 million microfabricated features (12 µm–50 µm) used to first deplete red blood cells and platelets. The outputs from these devices are serially integrated with an inertial focusing system to line up all nucleated cells for multi-stage magnetophoresis to remove magnetically-labeled white blood cells. The monolithic CTC-iChip enables debulking of blood samples at 15–20 million cells per second while yielding an output of highly purified CTCs. We quantified the size and EpCAM expression of over 2,500 CTCs from 38 patient samples obtained from breast, prostate, lung cancers, and melanoma. The results show significant heterogeneity between and within single patients. Unbiased, rapid, and automated isolation of CTCs using monolithic CTC-iChip will enable the detailed measurement of their physicochemical and biological properties and their role in metastasis.
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