数一数，有多少细胞从肿瘤落到了血液中

来源：原理

当肿瘤在器官内生长时，它们也同时在向血液中释放细胞，这些细胞可以移动到其他器官，形成新的肿瘤。这个过程即所谓的转移，这些从肿瘤上脱落到血液中的细胞，被称为循环肿瘤细胞（CTC）。

CTC中蕴含了大量有关病人肿瘤的信息，它们甚至可以帮助医生追踪肿瘤对治疗的反应。因此，测量CTC在循环系统中的内渗率（intravasation rate）和半衰期，对于了解它们在组织中的扩散和转移具有非常重要的作用。

近年来，已经有研究人员设计出了不同的方案来捕捉这些细胞，但是现有的用于获取CTC在形成转移过程中的扩散动力学的临床前方法，并不能为CTC在体内的内渗率和半衰期提供直接测量。

现在，麻省理工学院的研究人员发展出了一种新的技术，首次直接测量了小鼠体内的CTC的内渗率，并用这种方法揭示了被释放到血液中的CTC可以存活多久，从而帮助科学家更好地了解不同类型的癌症是如何在体内扩散的。

对生物学和医学研究工作者来说，CTC是一类很有吸引力的细胞，因为这些细胞可以直接从血液中获得，为了解肿瘤细胞提供了一个比肿瘤活检要容易得多的方法。不过，CTC在病人体内很稀少，1毫升的血液中含有的CTC数量可能在1~10个。

小鼠是进行这类生物医学研究的一种常见动物模型，如果能在小鼠身上研究CTC，将可以帮助研究人员回答许多悬而未决的问题，比如这些肿瘤脱落这些细胞时的速度有多快，它们在循环中可以存活多久，以及它们如何有效地培育新的肿瘤。然而，本就稀少的CTC细胞在小鼠身上更是难以寻找，因为小鼠全身只有1毫升多一点的血液。

在新研究中，研究人员设计了一个新的系统，使他们可以从未经麻醉的、携带肿瘤的小鼠身上抽取血液，然后将血液注入健康的、无肿瘤的小鼠体内；接着，健康小鼠体内的血液会通过另一根管道流回携带肿瘤的小鼠体内。如此一来，两只小鼠就会持续交换含CTC的血液数小时。

在这个系统中，他们还为每只小鼠各设置了一个细胞计数器。因此在两只小鼠进行血液交换的同时，研究人员还可以对CTC进行实时计数，以此来检测并清除血液中的CTC，从而对CTC进入循环的速度以及它们被清除所需的时长进行直接测量。

通过使用这一装置，研究人员可以在不到一小时的时间内分析两只小鼠的所有血液。在确定了它们血液中各自的CTC浓度后，他们就可以计算出携带肿瘤小鼠产生CTC的速率，以及CTC的半衰期，即细胞在被身体清除之前在血液中存活的时间。

在实验中，研究人员用新的系统分析了患有三种不同类型肿瘤的小鼠，这三种肿瘤分别为胰腺癌、小细胞肺癌和非小细胞肺癌。他们发现这三种肿瘤的CTC半衰期相当相似，都在40~260秒之间。在过去的那些依赖于向实验室培育的细胞中注射肿瘤细胞的研究中，研究结果表明CTC在血液中只有几秒钟的半衰期。而新的实验结果表明，内源性CTC的实际存在时长要比之前以为的长得多。

不过，不同肿瘤类型的CTC内渗率则表现出了更大的差异。比如，小细胞肺肿瘤是一种非常容易转移的癌细胞，它每小时可脱落超过10万个CTC；而非小细胞肺肿瘤和胰腺肿瘤每小时仅脱落60个CTC。

此外，研究人员还发现，这些来自晚期的携带小细胞肺癌肿瘤的CTC在被注入进健康小鼠体内后，在健康小鼠的肝脏中出现了巨大的转移，就像在肿瘤最初形成的小鼠中一样。这让研究人员意识到，注射到健康小鼠体内的这些CTC开始生长，并在几个月后就能产生可被检测到的转移。这是令人兴奋的发现，因为它表明这种血液交换技术可以用于温和地将一个CTC样本注入在其血液环境中，而无需使用严苛的体外技术。

研究人员希望利用这种新的方法可以在未来研究不同的药物治疗会如何影响CTC水平。有了这个系统，他们可以观察CTC的实时浓度，从而有助于进行药物治疗，并观察它是如何影响半衰期和内渗率的。研究人员还计划使用该系统研究其他类型的癌症，包括如白血病和淋巴癌在内的血癌。该技术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。

#创作团队：

原文：Anne Trafton

编译：小雨

#参考来源：

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

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

#图片来源：

封面来源：Jose-Luis Olivares / MIT