Science子刊：激光設備Cytophone可檢測甚至殺死血液中的腫瘤細胞，有潛力改善黑色素瘤篩查和治療

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腫瘤將細胞釋放到血液中，這可以揭示癌症正在生長並擴散到身體的其他部位。如今，在一項新的研究中，來自美國、俄羅斯和德國的研究人員報道他們能夠將一種激光設備瞄準皮膚癌患者的手，並檢測這些稀缺的在血液中流動的腫瘤細胞。這種設備有朝一日可能能夠改善對黑色素瘤的篩查。它還可能幫助醫生監測治療是否有效，甚通過殺死這些在血液中漫遊的細胞來抑制原發性腫瘤的擴散。相關研究結果發表在2019年6月12日的Science Translational Medicine期刊上，論文標題為「In vivo liquid biopsy using Cytophone platform for photoacoustic detection of circulating tumor cells in patients with melanoma」。

德國漢堡-埃彭多夫大學醫學中心醫學腫瘤學者Klaus Pantel（未參與這項新的研究）表示，「令人著迷的是，能夠通過皮膚檢測這些循環腫瘤細胞（circulating tumor cell, CTC）。」但他和其他人提醒道，在這種設備能夠幫助黑色素瘤患者之前，仍有許多研究工作要開展。

大多數正在研究檢測CTC方法的科學家們都是從患者的血液中尋找它們。對於患有晚期乳腺癌、結腸癌或前列腺癌的人，醫生可以要求進行商業測試，對這些患者的血液中的CTC進行計數。但是，這些方法通常不能檢測早期癌症釋放的少量癌細胞，而且它們也不適用於黑色素瘤，這是因為這種癌症釋放的癌細胞並不顯示這些測試方法用來檢測CTC所需的主要表面標誌物。

在這項新的研究中，鑒於想要改進其他方法，在美國阿肯色大學醫學院生物醫學工程師Vladimir Zharov的領導下，這些研究人員將激光與一種超聲探測器相結合，構建出他們稱之為「Cytophone」的設備---這是因為這種設備通過聲學手段檢測細胞。當他們將Cytophone的激光照射在動物或人的皮膚上，使得它的光線穿過皮膚幾毫米進入近表面血管時，任何經過的黑色素瘤細胞都會因它們的黑色色素---黑色素---而輕微發熱。這種無害的加熱產生的微小聲波可被超聲探測器檢測到。

當Zharov及其團隊將這種設備對準一個人的手幾秒鐘到一個小時，並在大量的吸收能量較少的紅細胞的背景噪音中尋找信號時，他們在19名健康志願者中沒有檢測到CTC。但在28名黑色素瘤患者中，有27人出現CTC信號尖峰。

Zharov團隊報道Cytophone能夠檢測1升血液中的單個CTC細胞，這比在通常的7.5毫升血液樣本中檢測CTC的其他檢測方法靈敏1000倍。這種設備還可檢測到有潛力生長並殺死癌症患者的小血凝塊。

一個有趣的現象是，當這些研究人員將激光調到更高但仍然安全的能量水平時，他們還發現患者的CTC水平在一小時內下降，這是因為這種設備顯然正在破壞血液中的癌細胞，而不會引起任何副作用。Zharov說，雖然這不太可能完全消除人體內的癌症---原發性腫瘤或轉移性腫瘤將繼續釋放癌細胞，但是Cytophone可能用於增強癌症藥物的作用。

Zharov說，這種設備可能用於追蹤抗癌藥物是否起作用---如果起作用的話，患者的CTC水平應當會下降。他和他的同事已經為Cytophone申請了專利，並成立了一家公司進一步開發它。「你可以每隔3個月進行定期監測，看看黑色素瘤是否會複發。」他指出，它還可能作為皮膚檢查的附加組件，用於改善對黑色素瘤的篩查，就像乳腺癌的乳房X線照片一樣。Zharov設想通過利用金納米顆粒標記患者的CTC細胞，這些金納米顆粒就像黑色素一樣導致這些癌細胞升溫，這樣就可利用這種設備檢測或監測其他的癌症類型。

不過，Pantel和其他人提醒道，這些應用還有很長的路要走。首先，Zharov團隊僅測試了3名患有早期黑色素瘤的患者。美國德克薩斯大學MD安德森癌症中心腫瘤學者Anthony Lucci表示，「他們仍需通過測試更多的患者來證實他們能夠在早期癌症患者中找到[CTC]」。

美國麻省總醫院機械工程師Shannon Stott表示，這些研究人員還需要探索Cytophone是否能夠在皮膚顏色更深的患者中找到CTC---這些患者的正常細胞中較高水平的黑色素可能讓Cytophone很難區分任何癌細胞。她說，就目前而言，「這是一項非常酷的研究，有不錯的前景。」

參考資料：

Jocelyn Kaiser. Laser detects tumor cells in bloodstream, potentially improving melanoma screening and treatment. Science, 2019, doi:10.1126/science.aay3695.

Ekaterina I. Galanzha et al. In vivo liquid biopsy using Cytophone platform for photoacoustic detection of circulating tumor cells in patients with melanoma. Science Translational Medicine, 2019, doi:10.1126/scitranslmed.aat5857.

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