[发明专利]检测肿瘤细胞的流动测量系统及分析和监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测肿瘤细胞的流动测量系统及分析方法，特别是涉及一种通过流动方式测量存在于病人外周血样和其他细胞样品中的肿瘤细胞相干散射光所形成的波长及偏振可调的衍射图像信号，计算提取其与细胞内部三维结构特征高度相关的图像特征，可自动快速准确辩别肿瘤细胞并提供其分布数据的检测肿瘤细胞的流动测量系统及分析和监测方法。

背景技术

研究人员发现源于人体上皮组织的恶性实体肿瘤是最为普遍的癌症，如肺癌、乳癌、前列腺癌、胰腺癌和结肠直肠癌等。恶性实体肿瘤在原位发育过程中会生成自有的微血管系统，肿瘤细胞可直接或通过微血管进入血液循环系统，称为循环肿瘤细胞(circulating tumor cells或CTCs)。循环肿瘤细胞可随血细胞一起进入身体的淋巴结及其他器官，一旦生长条件合适，循环肿瘤细胞会在所寄居的器官组织中形成转移瘤后不断增殖，以此为标志开始肿瘤转移扩散期。目前大量临床研究已证明癌症病人外周血样中的循环肿瘤细胞的数量与肿瘤转移扩散程度直接相关，其数量与类型测定可作为肿瘤分期与治疗效果的生物学依据。所以如能在肿瘤转移扩散形成之前发现并定量测量外周血样中的循环肿瘤细胞，可实现癌症的早期检查；还可为制定个体化癌症治疗方案与治疗过程中调整治疗剂量提供可靠的生物学依据。除外周血样外，其他细胞样品如取自恶性肿瘤附近的淋巴结的针吸细胞等也可能包括肿瘤细胞，其检测与计数可为癌症早期诊断和治疗提供可靠的病理依据。

目前癌症诊断检查方法一般基于影像学方法，如x光计算断层影像、超声影像、核磁共振影像和正电子发射断层影像等。影像方法则只能检测尺寸在2毫米以上的肿瘤，难以早期发现肿瘤的转移或复发，一般无法确诊。病理细胞分析检查是最为常用的癌症确诊方法，但病理检查一般需要经过专业训练的病理医生进行，成本高且易受主观因素影响。与病理检查与影像方法相比，循环肿瘤细胞检测可成为一种用于癌症早期诊断的高灵敏度方法，并可提供转移癌准确分期依据，为癌症病人治疗方案的制定提供生物学监测数据，因此近年来对外周血样中循环肿瘤细胞以及其他血样中的肿瘤细胞测量的方法研究受到了极大重视。目前尚未见到有关淋巴结的针吸细胞自动检测仪器的研究报道。

尽管肿瘤细胞的测量可成为癌症早期诊断和治疗监测的有效方法，但由于人体外周血样中的循环肿瘤细胞的数量极小，其准确测定难度极大。在取自早期转移癌病人的体积为7.5毫升的外周血样中，各种血细胞如血小板、红细胞和白细胞等的数量级一般为100亿或10¹⁰个，而循环肿瘤细胞可能只有几到十几个。尽管如此，由于绝大多数血细胞的体积、密度和/或其他特性与循环肿瘤细胞相比有较大差别，所以实现在外周血样中检测循环肿瘤细胞是可能的，但如何能够在血样中众多的血液细胞及碎片中快速可靠地检测数量极少的循环肿瘤细胞并对其分类是一个困难的技术问题。

目前外周血样中循环肿瘤细胞的测量方法通常由两阶段组成：富集和检测。富集阶段一般采用传统的细胞分类方法将外周血样中的绝大多数血细胞去掉，如使用具有不同大小和形状微孔的薄膜过滤，或在密度梯度介质中离心分离等。检测阶段目前一般使用免疫荧光显微检测或免疫荧光流式仪方法，通过残余血细胞与循环肿瘤细胞之间对不同荧光试剂吸附特性检测后者。例如现在最常用的临床方法为美国Veridex公司生产的CellSearch系统，使用镀有可与循环肿瘤细胞结合的免疫磁性纳米球，基于循环肿瘤细胞对纳米磁球的吸附对其进行离心分离富集，然后再对富集后的细胞进行免疫荧光染色显微检测。尽管该方法可对外周血样中的循环肿瘤细胞进行定量测量并具有提供与目前方法相比更为准确的预后评估指标，但其手续繁复，测量成本高而且灵敏度低，应用范围有限，因此亟待改进。

如上所述循环肿瘤细胞一般为上皮细胞。与血小板(平均线性尺寸约为2至4微米)、红细胞(平均线性尺寸约为5至7微米)、白细胞(平均线性尺寸约为8至14微米)相比，上皮细胞体积较大(平均线性尺寸约为12至20微米)。但与血样中存在的少量其他循环细胞如单核细胞及分化后的巨嗜细胞等相比，上皮细胞体积并不大。更为重要的判据应该在于上皮细胞内部的三维结构与血细胞内部的三维结构差别，因此显微检测循环肿瘤细胞的关键在于识别不同种类细胞的结构形态之间的差别。但显微检测基于对细胞三维结构的非衍射二维投影图像，由于细胞结构的复杂性，自动识别易于出错，一般需要人工复检，相应的的缺点为检测速度低且成本高。荧光流式仪检测循环肿瘤细胞的方法具有速度高和可检测细胞体积的优点，但无法测量细胞内部结构特征。