这种微流体装置根据肿瘤细胞的粘附强度对其进行分类。加州大学圣地亚哥分校的研究人员正在探索细胞粘附作为肿瘤转移潜能的物理标志。图片来源：David Baillot/加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院
加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发了一种设备，可以通过测量肿瘤细胞粘附性来预测乳腺癌的侵袭性。粘附性较弱的细胞表明转移风险较高，尤其是在早期 DCIS 中。这项创新可以帮助个性化治疗并改善癌症预后。
通过评估肿瘤细胞的“粘性”，加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现了一种预测患者早期乳腺癌是否可能扩散的潜在方法。这一发现由专门设计的微流体设备实现，可以帮助医生识别高风险患者并相应地调整治疗方案。
该装置在一项由研究人员发起的试验中进行了测试，其工作原理是将肿瘤细胞推过充满液体的腔室，并根据它们粘附在腔室壁上的能力对它们进行分类。当对不同阶段的乳腺癌患者的肿瘤细胞进行测试时，研究人员观察到了一个惊人的模式：来自侵袭性癌症患者的细胞粘附性较弱（粘性较低），而来自侵袭性较低的癌症患者的细胞粘附性较强（粘性较高）。
该研究结果于 3 月 5 日发表在《细胞报告》上。
提高癌症诊断的潜力“我们在这次试验中能够证明的是，肿瘤细胞粘附性的物理特性可能是将患者分为侵袭性更强或更弱的癌症的关键指标，”这项研究的资深作者、加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院 Shu Chien-Gene Lay 生物工程系的教授 Adam Engler 说：“如果我们能用这种方法提高诊断能力，我们就可以根据患者的肿瘤情况更好地制定个性化治疗方案。”
Engler 实验室与加州大学圣地亚哥分校摩尔斯癌症中心综合乳腺健康中心主任 Anne Wallace 合作开展的先前研究已经确定，与粘附性强的细胞相比，粘附性弱的癌细胞更容易迁移和侵入其他组织。现在，通过对患者肿瘤的研究，该团队进一步加深了这一认识，证明了肿瘤细胞的粘附强度是可变的，下一步将是确定粘附性是否有助于预测患者的癌症是否可能转移。
当肿瘤细胞流过这些微流体腔时，它们会受到越来越大的剪切应力，并根据其粘附强度进行分类。图片来源：David Baillot/加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院
他们的最新研究检查了一种早期乳腺癌——导管原位癌 (DCIS) 中的细胞粘附情况。DCIS 通常被归类为零期乳腺癌，可以保持无害，不会发展到其形成的乳腺导管之外。但在某些情况下，它会发展成可能危及生命的浸润性乳腺癌。科学家和医生多年来一直在努力确定哪些病例需要积极治疗，哪些病例可以不管，但答案仍然难以捉摸。
当前的临床决策通常依赖于 DCIS 病变的大小和等级，但这些因素并不总能预测其行为。
“拥有一种机制来更好地预测哪种 DCIS 会表现得更具侵袭性，就像这种粘连模型所见的那样，可能对我们更积极地治疗这种类型的癌症大有裨益，”Wallace 说道：“如果没有必要，我们不想过度使用激进的手术、药物和放射治疗，但当癌症具有更高的侵袭潜力时，我们需要利用这些手段。我们希望继续个性化治疗。”
“目前，我们还没有可靠的方法来识别哪些 DCIS 患者有患上更具侵袭性的乳腺癌的风险，”Engler 说：“我们的设备可以改变这一现状。”
微流体装置：如何测量粘附力该团队的装置大小与索引卡差不多，由微流体腔组成，腔内涂有乳腺组织中发现的黏附蛋白，如纤连蛋白。当肿瘤细胞被放入腔内时，它们会粘附在纤连蛋白涂层上。当液体流过腔体时，它们会受到越来越大的剪切应力。通过观察细胞在特定压力水平下脱落的位置，研究人员将它们分为弱粘附或强粘附。
研究团队在 16 名患者的样本上测试了该装置。这些样本包括正常乳腺组织、DCIS 肿瘤和侵袭性乳腺癌肿瘤，这些肿瘤来自浸润性导管癌和小叶癌患者。实验表明，侵袭性乳腺癌样本含有弱粘附细胞，而正常乳腺组织样本含有强粘附细胞。DCIS 样本表现出中等粘附水平，但患者之间存在显著差异。
加州大学圣地亚哥分校的研究人员在从不同阶段的乳腺癌患者身上获取的肿瘤细胞上测试了他们的微流体装置，发现来自侵袭性肿瘤的细胞粘性较低，而来自侵袭性较低的肿瘤的细胞粘性较高。图片来源：David Baillot/加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院
“有趣的是，在单一疾病亚型中，患者之间存在很大的异质性，”这项研究的共同第一作者、Engler 实验室的生物工程博士生 Madison Kane 说道：“例如，在 DCIS 患者中，我们发现一些患者的肿瘤细胞粘附性强，而另一些患者的肿瘤细胞粘附性弱。我们推测，那些肿瘤细胞粘附性弱的患者患侵袭性癌症的风险更高，而且在患者护理计划开始时，他们很可能被误诊了。”
研究团队计划在未来五年内跟踪 DCIS 患者，以确定粘附强度是否与转移进展相关。如果他们的假设成立，该设备可以为肿瘤学家提供一种强大的新工具来指导治疗策略，为肿瘤细胞粘附性较弱的患者推荐更积极的干预措施。
Engler 说：“我们希望这种设备能够让我们预先识别出那些风险最高的人，这样我们就可以在癌细胞转移之前进行干预。”
该项目凸显了跨学科合作的重要性。恩格勒的生物工程团队与摩尔斯癌症中心的华莱士团队密切合作，后者提供了患者样本和支持。美国国立卫生研究院(NIH) 的资金在该设备的开发和临床研究中发挥了至关重要的作用，其中包括支持摩尔斯癌症中心共享资源和设施的拨款，以及为参与该项目的学生研究人员提供的培训拨款。
“与 Wallace 博士和摩尔斯癌症中心的合作非常愉快，”Engler 说：“他们的支持对推进此类研究者发起的试验起到了重要作用。我们也非常感谢所有支持设施、培训和实验室工作的各种资助机制，这些机制使此类研究成为可能。”
这项工作得到了美国国立卫生研究院 (R01CA280279、R01CA206880 和 R21CA217735)、美国国家科学基金会 (CMMI-1763139、CMMI-1763132)、Krueger v. Wyeth 和解基金的 Cy pres 研究奖以及美国国家癌症研究所 (T32CA009523) 的支持。
参考文献：《肿瘤细胞的粘附强度可预测体内转移性疾病》，作者：Madison A. Kane、Katherine G. Birmingham、Benjamin Yeoman、Neal Patel、Hayley Sperinde、Thomas G. Molley、Pranjali Beri、Jeremy Tuler、Aditya Kumar、Sarah Klein、Somaye Zare、Anne Wallace、Parag Katira 和 Adam J. Engler，2025 年 3 月 5 日，Cell Reports。DOI：10.1016/j.celrep.2025.115359
文章来源：加州大学圣地亚哥分校 (UCSD)
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