研究人员已创建了一种方法，以识别在胰腺癌和肺癌患者血液中发现的循环肿瘤细胞。
来自密歇根大学的研究人员开发了一种检测胰腺癌和肺癌患者血液中循环肿瘤细胞的方法。
研究结果发表在生物传感器与生物电子学上。
随着肿瘤的生长，它们会释放细胞进入血液中。
尽管这些循环肿瘤细胞的数量相比于其他数以百万计的血液细胞显著较少，但早期检测可能会导致更好的治疗结果。
例如，胰腺癌的预后往往令人沮丧，因为通常在发现时已经太晚，无法进行有效治疗。
同样，肺癌的检测率，特别是在复发后，也令人失望。
目前，检测循环肿瘤细胞的方法涉及用荧光染料标记肿瘤细胞上存在的某些蛋白质。
这些染色细胞可以在血液样本中被很容易识别。
然而，这种方法存在缺点。
一些细胞可能在其表面不表达这些蛋白质，从而导致漏检。
现有的方法也忽视了关于癌细胞内在状态的重要信息。
“目前的技术通常采用会导致癌细胞死亡的方法，这使我们无法进一步研究它们，”化学工程教授苏尼莎·纳格拉特（Sunitha Nagrath）解释道。
“我们认识到需要一种替代方法来在保持细胞存活的情况下识别循环肿瘤细胞。”
为此，研究人员利用了生物激光器。
虽然这种方法仍包括用染料染色癌细胞，但不会对其造成伤害。研究人员能够染色所有细胞的重要组成部分——细胞核，而不是依赖表面蛋白质。
利用胰腺癌患者的血液样本，研究人员首先将所有细胞引导通过一个称为迷宫的圆形结构，该结构预先分拣循环肿瘤细胞，因为它们比其他白血细胞稍大。
“可以这样想：骑自行车绕弯与驾驶卡车不同——你所经历的力量变化显著。这个差异导致较大的肿瘤细胞与较小的白血细胞聚集在不同的区域，”纳格拉特说。
接下来，他们将肿瘤细胞置于两个镜子之间，并逐个用激光照射它们。
当激光功率足够时，细胞会释放出光，可以称之为细胞激光。
“细胞激光发出的光强度远高于标准荧光方法所获得的光，”生物医学工程教授范旭东（Xudong (Sherman) Fan）表示。
“激光发射的图像也不同；在荧光中，细胞呈现为发光的球体。然而，使用激光时，可以观察到不同的形状，从而提供有关癌细胞内部DNA结构的见解。”
尽管如此，这些区别是微妙的。
因此，研究人员寻求机器学习的帮助。
通过使用深细胞激光分类器模型，他们准确识别胰腺癌细胞的成功率达99%。
值得注意的是，该模型如此高效，以至于即使最初是在胰腺癌细胞上进行训练，也能识别肺癌细胞，而无需额外的训练。
“虽然有一些研究小组在探索生物激光器，但我们是第一个在与癌症和循环肿瘤细胞相关的临床研究中应用它的团队，”范博士指出。
展望未来，该团队 aims 创建一种能够在识别后分离癌细胞的设备。
“在我们当前的设置中，如果你想收集循环肿瘤细胞，你必须移除上面的镜子，这会导致细胞移动，从而使你失去对它的追踪，”范博士解释道。
“我们希望设计一个系统，使细胞能够依次通过激光激发点，然后进入分拣设备，以帮助分离和收集细胞以便进一步分析。”
研究人员还计划分析细胞产生的光模式，以获取有关哪些肿瘤可能更具侵袭性或对治疗抵抗的见解。
“这些循环细胞的变化可以非常大，”纳格拉特提到。“了解在治疗周期中侵袭性细胞如何演变将是无价的。”
“这个项目没有如此协作团队的努力是无法实现的，”纳格拉特总结道。
