"迷宫芯片"有朝一日可帮助医生寻找患者血液中具有侵袭性的类干细胞癌细胞。照片：Joseph Xu，密歇根工程学院
密歇根大学和堪萨斯大学的研究表明，通过收集和检测患者血液中的癌细胞，医生可能避免对患者进行不必要的激进乳腺癌治疗。该论文发表在《科学进展》杂志上。
目前，全球约230万乳腺癌患者中，约四分之一被诊断为早期阶段的癌症，即癌症尚未扩散，称为导管原位癌（DCIS）。虽然这些患者的预后通常较好，但在未经治疗的情况下，10%至53%的病例可能发展为侵袭性癌症。
由于情况严重，且无法准确预测单个患者的情况，临床医生建议所有导管原位癌女性患者接受治疗，治疗可能包括乳房肿瘤切除术或乳房切除术。对于接受乳房肿瘤切除术的患者，建议进行放射治疗，而激素受体阳性导管原位癌检测呈阳性的患者还可以接受抗激素治疗。
"由于早期检测可以挽救生命，医生现在建议更年轻的女性进行乳腺X光检查，因此更多年轻女性必须做出一些改变生活的选择，"该研究的共同通讯作者、化学工程Dwight F. Benton教授Sunitha Nagrath表示。"目前，患者经常被提供治疗选择，但缺乏关于基于其个人风险因素哪种选择最有效的充分信息。"
一些患者可能会接受激进的治疗，尽管他们的癌症可能尚未扩散。对其他人来说，治疗可能不够激进。研究表明，仅接受手术治疗的病例中，约10%在10年内癌症复发。
"我们的目标是识别生物标志物，以区分哪些患者将从包括手术、放射治疗和抗激素治疗在内的激进干预中受益，哪些患者可能只需要手术或可以安全地避免治疗，"堪萨斯大学医学中心病理学和实验室医学教授、该研究的共同通讯作者Fariba Behbod表示。
患者的血液可能含有疾病进展的标志物——从肿瘤脱落并在常见实验室技术检测水平以下循环的癌细胞。这些细胞可能会继续播种新的肿瘤。为了找到它们，Nagrath于2017年与密歇根大学医学院肿瘤学Madeline and Sidney Forbes教授兼内科医学教授Max Wicha共同推出了"迷宫芯片"。
将血液样本通过芯片的迷宫般通道推动，可将较大的癌细胞和白细胞与较小的血细胞分离开来。处理几毫升后，研究人员可以获得足够的癌细胞用于诊断测试。
在新研究中，研究人员使用迷宫芯片从堪萨斯大学医学中心34名导管原位癌患者的血液中收集癌细胞。然后，他们确定了在患者血液中循环的单个癌细胞以及从同一患者乳腺组织中收集的癌细胞中哪些基因被激活。
组织活检中的癌细胞可根据其活跃基因分为四种亚型，其中两种在血液中以显著水平存在。这些类型具有与疾病进展、化疗耐药性和血小板结合相关的活跃基因，一些研究表明这可能是癌细胞逃避免疫系统的方式。癌细胞中活跃的其他基因可能帮助它们避免被免疫细胞检测到。
"这有助于我们缩小可能导致这些细胞循环的因素范围，"该研究的第一作者、密歇根大学化学工程博士生Neha Nagpal表示。
参与研究的六名黑人患者血液中的癌细胞往往比白人患者更多，免疫抑制也更明显，这与黑人患者乳腺癌死亡率较高相吻合。由于种族不是生物学上有意义的分类，这种不成比例的癌症特征可能是由环境因素造成的。
"未来，我们计划确定这些细胞类型和生物标志物中哪些能够到达并留在次要部位，"Nagpal表示。
研究人员通过将患者的癌细胞移植到小鼠体内来收集这些数据。四个月后，小鼠血液中的癌细胞水平升高，研究人员收集这些细胞进行基因测序。他们还计划跟踪小鼠和人类患者的疾病进展。
更多信息：Neha Nagpal等人，循环肿瘤细胞作为导管原位癌风险分层的预测性生物标志物：早期扩散的证据，《科学进展》(2025)。DOI: 10.1126/sciadv.adz0187
期刊信息：《科学进展》
密歇根大学
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