[发明专利]一种分离捕获细胞的芯片及其在肿瘤细胞分选中的应用

说明书

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种一步分离和捕获细胞的集成芯片，该集成芯片包括细胞富集区和细胞分离区和细胞捕获区，细胞富集区的一端设有入口，另一端设置有废液出口和富集液出口；细胞分离区的一端有缓冲液入口和与富集液出口连通的富集液入口，另一端有出口；细胞捕获区一端有与细胞分离区出口连通的入口，另一端有分离液出口；待分离的细胞液进入细胞富集区，提高目标细胞在细胞液中的浓度；从富集区流出的富集液和缓冲液共同流入细胞分离区，细胞按尺寸大小分离开来；然后进入细胞捕获区捕获细胞。本发明与现有技术相比，能同时实现高效率、高纯度、高活性的从待处理细胞液中分离目标细胞，并同时实现将目标细胞原位捕获在芯片中。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别是指一种细胞分选的方法，具体涉及一种一步分离和捕获细胞的集成芯片，及其在肿瘤细胞分选方面的应用。

背景技术

循环肿瘤细胞(Circulating tumor cells，CTCs)是从肿瘤原发灶或转移灶脱落，通过血管或淋巴系统进入血液的肿瘤细胞，来源于原发或转移灶的CTCs不仅能够间接体现肿瘤特征，也能够实时反映肿瘤的发展状况。和传统肿瘤筛查诊断手段(肿瘤影像学、血清肿瘤标志物、组织活检)相比，循环肿瘤细胞的检测有独特和重要的临床应用价值：

1、肿瘤影像学是一种常规的肿瘤筛查手段，但对于较小的肿瘤病灶(小于1厘米)，由于存在容积效应，易漏诊，但国内外的研究发现即使肿瘤组织比较小(如2-4毫米)，肿瘤细胞也可能脱落进入血液，因此CTCs的检测可作为肿瘤早期诊断的辅助手段。

2、血清肿瘤标志物的检查也是一种常规的临床筛查手段，但健康人血液中也存在一定水平的标志物，并且由于病人个体和生理状态的差异，易产生假阳性、假阴性，特异性不够高；与之对比，CTCs的检测具有高度的特异性，健康人血液中不存在CTCs。

3、组织活检是一种常规的诊断分析手段，但也是一种有创性检查，并且存在潜在的癌细胞转移的风险；与之对比，CTCs的检测被认为是一种非侵入性的、可重复的、低成本的新型液体活检技术。基于CTCs的液体活检技术不仅可以动态监测、判断预后(CTCs数量)，还可以用于指导治疗(CTCs生物学特性)。

由于CTCs在外周血中数量稀少，1亿个白细胞和红细胞中仅有数个肿瘤细胞，CTCs的分离捕获是后续分析(表型、基因型)的基础。目前，CTCs的分离方法按原理主要分为基于细胞生物学和物理学特征：

1、基于肿瘤细胞生物学特征的分离

CTCs是一种上皮细胞，会表达上皮细胞特有的抗原，如上皮细胞黏附分子(epithelial cell adhesion molecule,EpCAM)，因此EpCAM的抗体可用于分离捕获CTCs。这类方法中最有代表性的是美国强生公司开发的Cellsearch系统，利用EpCAM与包含特异性抗体的磁珠结合，在外加磁场的作用下即可分离出肿瘤细胞，Cellsearch是唯一被美国食品药品管理局(FDA)准入临床使用的CTCs分离捕获平台。但有研究显示，癌细胞进入血液后上皮细胞特有的抗原EpCAM表达下调，这部分表达下调的肿瘤细胞无法被捕获。为了克服这一缺点，研究者开发了基于细胞物理学特征的分离方法。

2、基于肿瘤细胞物理学特征的分离

肿瘤细胞的物理学特征如尺寸、密度等，和白细胞、红细胞差别较大，如肿瘤细胞直径一般大于12微米，而白细胞直径大多小于15微米，利用此差异可将肿瘤细胞从血液中分离出来。常见的基于细胞尺寸的分离方法如过滤膜、惯性力、涡流(Vortex)和确定性侧向位移(Deterministic lateral displacement,DLD)等。