[发明专利]用于识别循环肿瘤细胞的设备、系统和方法

说明书

技术领域

一般来说，本发明涉及医疗诊断，以及更具体来说，涉及识别和分类循环肿瘤细胞(CTC)。

背景技术

循环肿瘤细胞研究领域响应对具有上皮性癌(癌)的患者的纵向疾病监测的重大未满足需要而迅速发展。由于对患者癌症过程的疾病的治疗响应性的变化，预测和监测治疗响应和疾病进展特别重要。在液体肿瘤、例如白血病中，恶性细胞能够易于在疾病期间的许多点从血流来取样，并且应用适当的疗法调整。但是，固体肿瘤、例如癌一般仅在初始诊断时取样，因为组织活检是具有已知风险的有创过程。偶尔在远转移首先变成显然时收集重复肿瘤取样，以确认远损害实际上表示来自患者的已知初生肿瘤的转移。

在癌症行为的当前理解中，虽然在其相应微环境中了解初生和转移性癌的固体组织形式方面取得进展，但是在了解它占据并且经由血流传播的液相期间的癌行为方面存在相当大的差距。对于主要作为固体出现的癌症，难捉摸和不足的循环成分在其中包含引起将来远转移的细胞，并且因此代表发明的竞争目标。

完全表征固体肿瘤的这个液相的临床意义由于缺乏用于识别循环肿瘤细胞(CTC)的易于访问和可靠实验工具而受到阻碍。血流中的CTC的未知特性和低频率结合区分癌症与正常上皮细胞的困难极大地阻碍对液相可在临床上的重要程度。理想液相活检发现大多数上皮性癌患者的大量CTC，以及按照不仅实现枚举而且还实现分子、形态和/或表型分析的格式来保存CTC并且向诊断病理学家和/或研究人员呈现。另外，它应当保存样本中的所有其它类似CTC的细胞群体供进一步分析。

当前，CTC检测的唯一FDA批准技术基于免疫磁珠富集。这种当前“黄金标准”测试称作并且采用免疫磁珠富集步骤来隔离表达上皮细胞粘附分子的细胞(EpCAM)[1]。另外，为了识别为CTC，细胞必须包含核子、表达细胞质细胞角蛋白并且具有大于5微米的直径。这种技术揭示了枚举和监测具有转移乳腺、前列腺和结肠癌的患者的CTC量的预后实用性；但是，这种系统的灵敏度较低，从而没有发现或者发现很少大多数患者的CTC[2、3]。大多数后续CTC技术已经公布更高灵敏度，并且追求富集策略的变化；但是，这些方式将可检测事件直接偏向于具有对初始富集步骤所选的蛋白质的充分表达的那些事件[4-8]。

缺陷大量存在于CTC生物学领域。在大多数难题之中是灵敏度和特异性。癌症患者的真正生物阳性率是未知的，以及健康人或者具有非恶性疾病的人的循环良性上皮细胞率同样不是肯定已知的。对于灵敏度—存在疾病(在本例中为CTC的生物存在)的情况下的阳性测试，常用于代替确切知识的是将细胞系细胞放入整个血液中的稀释实验或者来自使用可显著改变的技术的其它研究人员的发布数据。两种方式是有问题的，并且问题在本领域继续存在。特异性—在没有疾病的情况下的阴性测试—能够至少部分通过评估患者样本(按照我们当前对癌症的了解，其对循环癌细胞应当是阴性的)来解决。

为此，健康施体血液一般用作阴性控制，以及虽然发布数量改变，但是一般只有少量CTC存在于临床健康人体内。对于本文所述结果，健康施体群体由各种年龄的非实验室成员志愿者组成，其已知没有癌症，但是其没有经过潜伏癌的广泛医疗评估。由于所有癌症当然最初是无症状的，所以发现特异性确定的真阴性群体是高成本和长期努力，因为需要对外表健康受检者进行有创医疗测试，或者等待充分时间量以便确信他们对后续数年不会出现某种类型的癌。

各种格式在现有技术中用来呈现患者样本供检验。那些格式包括液体系统、例如基于流式细胞计的系统以及静态系统。图1示出如现有技术静态成像系统中使用的3孔板的平面图。载玻片包括3个相等大小的孔区。作为举例，各孔区10为1.45cm²。载玻片的所产生的总孔面积为6.3cm²。孔的周边为17.4cm。3个孔所占据的总载玻片的百分比为23.6％。每个载玻片的细胞的估计数量在从1.25至1.5百万个细胞的范围之内。

图2示出如现有技术中使用的12孔板的平面图。载玻片包括12个相等大小的孔区12。作为举例，各孔区为具有0.5cm直径的圆。载玻片的所产生的总孔面积为2.4cm²。孔的周边为19cm。最后，3个孔所占据的总载玻片的百分比为12.8％。每个载玻片的细胞的估计数量在从50至60万个细胞的范围之内。

尽管大量工作，但是CTC的检测迄今仍然是棘手的。所需的是一种灵敏、特定的系统，其能够有效、迅速和低成本地检测CTC。

发明内容

提供用于识别各种对象、特别是CTC的设备、系统和方法。