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体内荧光共聚焦发现,CTC数量多与肿瘤转移并无直接关系

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发表于 2022-8-27 22:05:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

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癌症转移是癌症致死的主要原因。肿瘤细胞的迁移机制尚不清楚,目前不少人都认为是肿瘤细胞从原发肿瘤脱离,进入循环系统形成所谓的循环肿瘤细胞(CTCs),CTCs通过循环到达某个器官定植。在这一理论中,CTCs 在转移过程中扮演着至关重要的“种子”角色。于是,血液中的 CTC 已成为肿瘤发生和预后的重要生物标志物。不少临床研究报道,血液中 CTCs 的含量与癌症患者的生存率高度相关。虽然理论上血液中更多的 CTCs 会增加 CTCs 留在血管壁并侵入器官的机会,但最近的一些研究表明,只有一小部分 CTCs,如 CTC 簇,具有防御免疫攻击、构建促肿瘤生态、并发展成肿瘤。检测到的 CTC 数量增加是否仅仅是肿瘤负荷的生物标志物还是转移的关键仍然是一个有争议的问题。

血液中的 CTC 非常罕见,数量级大约在1 CTC/1 ml 血液左右,因此检测难度很大。 CTC捕获技术主要有两种,一种是生物标志物,另一种是物理特性。
- 肿瘤特异性标志物,例如上皮细胞粘附分子 (EpCAM),已广泛用于检测上皮肿瘤的 CTC 。然而,原发性肿瘤细胞和 CTC 中的生物标志物可能不一致,因为肿瘤细胞经历上皮间质转化后,会下调甚至失去上皮标志物,呈现间质表型,以获得更好的可塑性。因此,EpCAM可能无法捕获到这些EMT转化的CTC。对于非上皮肿瘤,大多数肿瘤还没有广泛批准的标志物。肿瘤和 CTC 的异质性使得寻找共同的特定生物标志物更具挑战性。
- 替代方案是利用 CTC 和全血细胞之间的大小差异,因为 CTC 通常比大多数全血细胞大。通过使用微流控芯片,可以从血液中物理筛选 CTC,尤其是单个 CTC。但由于 CTC细胞大小变异较大,故该技术的特异性非常有限。

上海交通大学生物医学工程学院的Zhao XiaoHui等人**参考了体内流式细胞仪的工作原理**,开发了一种方案,使用**共聚焦显微镜**系统通过对血管进行连续快速线性扫描来检测体内血管中流动的 CTC,从而研究血液中 CTC 计数与最终转移的相关性。研究中,他们使用磷酸二酯酶3和4的抑制剂**异丁基甲基黄嘌呤 (IBMX)** 调整血流以增加CTC数量,研究了不同心率小鼠肿瘤模型中 CTC 的动力学。

具体方法如下:

小鼠在麻醉下仰卧在显微镜台上,耳朵用聚乙二醇贴在载玻片上以增加皮肤渗透性。小鼠血管尾静脉注射PE标记的抗小鼠CD105抗体(0.1 mg/ml, 100 μl)对血管进行荧光标记,根据血管壁的荧光定位小鼠耳朵中的静脉,然后随机选择一条静脉,定义一条横向扫描线,进行连续的延时共聚焦线扫描循环,实时检测血流中基因GFP标记的CTC。
截屏2022-08-27 21.49.51.png

检测频率是:肿瘤植入后 1 周,用共聚焦显微镜系统检测每只小鼠的 CTC,每周一次,持续 1 小时,持续 4 周。

结果发现,尽管用IBMX提高小鼠心率模拟了CTC的数量增多(下图第一行),但肿瘤转移灶大小,与CTC的数量增多并无直接关系(下图第二行D和E):
截屏2022-08-27 21.56.13.png


对于 CTC 计数和转移之间的这种不相关性,存在三种假设。
1. IBMX 仅增加血流量使得CTC数量更多,但实际上IBMX 和对照组的总 CTC量大致相同。在这种情况下,CTC计数仅代表测量值,但可能转移主要由总 CTC 决定,因此不受影响。然而,作者在注射 IBMX 后 12 小时再检测了 CTC 计数,此时心率已降至正常水平,但 CTC 计数仍显著高于对照组(17 比 1)。所以,这个假设是不成立的。
2. IBMX 增加了血流量,因此剪切力增加。 CTC 可能会被血液的高剪切力损坏。因此,即使 CTC 计数很高,CTC 也无法存活以迁移到器官并在那里形成转移。最后造成CTC计数与转移无关。然而,考虑到如果 CTC 中的大多数在全血中破坏,那么检测数量不应持续数周保持高水平,这种可能性也不成立。
3. 血中CTC计数与转移无关。这可能是合理的,因为肿瘤转移可能并非由单个CTC决定,而是主要由具有更多干性和存活能力的 **CTC 簇**决定。


信源:Zhao X, Qi Z, Gao Z, He H. High counting of circulating tumor cells in blood is not directly related to metastasis [published online ahead of print, 2022 Aug 1]. Cytometry A. 2022;10.1002/cyto.a.24672. doi:10.1002/cyto.a.24672
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