一种新型工具可以迅速识别癌细胞的遗传“指纹”，新研究显示，这可能使未来的外科医生能够在手术室内更准确地切除脑肿瘤。许多癌症类型可以通过某些突变来识别，这些突变是编码在异常细胞DNA中的指令的变化。
由NYU Langone Health的研究团队领导的新研究描述了超快速液滴数字PCR（UR-ddPCR）的开发，研究团队发现该技术可以在仅需15分钟内测量组织样本中的肿瘤细胞水平，同时还能检测到少量癌细胞（每平方毫米少于五个细胞）。
研究人员表示，他们的工具在初步对脑组织样本的测试中足够快速和准确，可能成为首个用于直接在脑外科手术中实时检测癌细胞的实用工具。
研究人员展示了UR-ddPCR的处理速度明显快于标准ddPCR，即液滴数字聚合酶链反应。标准ddPCR可以准确量化肿瘤细胞，但通常需要几个小时才能得出结果，因此作为手术指南不够实用。
“对于许多癌症，特别是脑中的肿瘤，癌症手术的成功和防止癌症复发的关键在于尽可能安全地切除肿瘤及周围的癌细胞，”研究的共同首席研究员、神经外科医生丹尼尔·奥林杰博士说道。
“通过超快速液滴数字PCR，外科医生现在可能能够确定哪些细胞是癌性细胞，以及这些癌细胞在特定组织区域中存在的数量，其准确性在历史上从未实现过，” 奥林杰是NYU Grossman医学系神经外科和病理学系的副教授。
研究发表于Cell Press期刊《Med》，在线发布于2月25日，结果显示UR-ddPCR在NYU Langone进行脑胶质瘤（脑癌的一种）切除手术的22名患者的75个样本中，产生了与标准ddPCR和基因测序相同的结果。UR-ddPCR的结果还与已知的含有癌细胞样本和不含癌细胞的样本进行了核对。
“我们的研究表明，超快速液滴数字PCR可以成为在脑癌手术期间进行分子诊断的快速有效工具，并且有潜力在脑外以外的癌症中使用，” 研究的共同首席研究员吉拉德·埃夫罗尼博士说道。埃夫罗尼是NYU Grossman医学院人类遗传学和基因组中心的遗传学家，同时担任小儿科和神经科学系的助理教授。
为了开发UR-ddPCR，研究人员寻找在标准ddPCR涉及的每个步骤中的效率。团队将从肿瘤样本中提取DNA所需的时间从30分钟缩短到不到5分钟，同时仍与随后的ddPCR兼容。研究人员还通过增加测试中使用的化学物质浓度找到效率，将某些步骤的整体时间从两个小时缩短到不到三分钟。使用预加热到PCR所需的两个温度的反应容器，而不是多次循环加热单个反应容器之间的两个温度，也节省了时间。
在这项研究中，研究人员使用UR-ddPCR测量了IDH1 R132H和BRAF V600E两种在脑癌中普遍存在的遗传突变的水平。他们将UR-ddPCR与研究人员早期开发的另一种技术相结合，即刺激拉曼组织学，以计算每个组织样本中肿瘤细胞的比例和密度。
研究人员警告说，这种工具的广泛使用仍需进一步完善和临床试验。他们表示，下一步是自动化UR-ddPCR，以使其在手术室中使用时更快速、更简单。后续的临床试验将对比使用其工具与当前诊断技术的患者结果。他们还计划开发技术以识别其他癌症类型的常见遗传突变。
该研究的资金由国家卫生研究院提供的R01CA226527资助。研究材料由ddPCR设备制造商Bio-Rad捐赠，该公司在研究中没有其他参与。
除了奥林杰和埃夫罗尼外，参与该研究的其他NYU Langone研究人员包括首席研究员扎卡里·墨菲、埃米利亚·比安基尼，以及联合研究员安德鲁·史密斯、丽莎·科纳、特雷莎·拉塞尔、大卫·赖奈克、纳德尔·马鲁夫、王玉秀、约翰·戈尔菲诺斯、亚历山德拉·米勒和马蒂亚·斯努德尔。
奥林杰、埃夫罗尼、墨菲和NYU正在申请UR-ddPCR的专利。
奥林杰是Invenio Imaging公司的股东，该公司开发和销售成像设备。他还从参与抗癌疗法生产的Servier公司收取咨询费。奥林杰和斯努德尔在Imagenomix中也拥有财务利益。斯努德尔曾担任海德堡EPignostix和Halo Dx的顾问，并拥有财务利益。他还曾担任Arima Genomics和InnoSIGN的有偿顾问，并获得来自Lilly的研究资金支持。所有这些安排均按照NYU Langone Health的政策和做法进行管理。
