一种药物能否杀死肿瘤？用这种设备预测

　　2016年10月07日讯 为癌症病人选择最好的治疗方法，通常是一种不精确的科学。对一些病人疗效很好的药物，可能对其他病人无效，而最初对药物敏感的肿瘤，可能会在后期产生耐药性。

　　最近，美国麻省理工学院（MIT）和Dana-Farber癌症研究所的研究人员，开发出了一种新方法检测肿瘤的药物敏感性。他们使用一种设备来测量单个细胞的质量，根据质量如何影响它们的生长率，可以预测一种特定药物是否会杀死肿瘤细胞。

　　研究人员用一种非常侵袭性的脑肿瘤类型（称为胶质母细胞瘤）和一种血液肿瘤（被称为急性淋巴细胞性白血病），成功地测试了这种方法。

　　本文共同资深作者、MIT生物工程和机械工程系教授、MIT科赫综合癌症研究所成员Scott Manalis说：“我们已经开发出了一种功能性的实验，可以测量单个细胞对药物的反应，同时保持下游分析（如测序）的可行性。”

　　Dana-Farber癌症研究所的David Weinstock和Keith Ligon也是该研究论文的资深作者。论文的第一作者分别是麻省理工学院毕业的研究生、现就职于Dana-Farber癌症研究所的Mark Stevens、MIT的研究生Nigel Chou和Dana-Farber癌症研究所博士后Cecile Maire和Mark Murakami。

　　测量细胞的生长

　　近年来，科学家们一直在试图确定肿瘤中的遗传标记物，用来指示抗癌药物的敏感性。然而，到目前为止，已被发现的有用标记物只适合于一小部分的癌症，甚至当产生一个预测试验时，对于所有的癌症类型的患者来说，也是不准确的。

　　麻省理工学院和Dana-Farber癌症研究所的研究人员采取了一种不同的方法，部分灵感来自一个测试，该测试几十年来一直被用于选择治疗细菌性感染的抗生素。抗生素药敏试验只是简单地采集病人的细菌，将其暴露于一系列的抗生素，并观察细菌是生长还是死亡。要将这种方法转化到癌症上，科学家们就需要一种方法来快速检测细胞对药物的反应，并用有限数量的细胞来进行检测。

　　在过去的几年里，Manalis实验室已经开发出一种装置，称为悬浮微孔道谐振器（SMR），它测量细胞团的精确度比其他技术高出10到100倍。这使得研究人员能够精确地计算出单个细胞在短时间内的生长速率。

　　在这项研究中，Manalis实验室与Dana Farber癌症研究所的研究人员合作，探讨是否可以通过测量药物暴露后的癌细胞增长率来预测药物的敏感性。研究小组分析了不同亚型的胶质母细胞瘤或白血病细胞，它们先前已被证明对特异性治疗是敏感的或产生了耐药性：对于胶质母细胞瘤，这些药物称为MDM2抑制剂，对于急性淋巴细胞性白血病，这些药物被称为BCR-ABL抑制剂。这使得研究人员能够测试他们的方法是否会产生准确的预测。

　　在将癌细胞暴露于药物后，研究人员等待了约15小时，然后测量细胞的生长率。每一个细胞被测量了几次，一个周期超过15至20分钟，从而使研究人员有足够的数据来计算质量积累率。他们发现，已知对一种给定治疗药物敏感的细胞，改变了它们累积质量的方式，而耐药细胞则持续生长，就好像不受影响一样。

　　Stevens说：“我们能够证明，相对于耐药性细胞，对药物敏感的细胞通过显著降低它们的生长速度，而对治疗产生反应。因为细胞还活着，所以我们有机会在测量后研究同一个细胞。”

　　这种技术的一个主要优点在于，它可以用数量非常少的细胞就可以进行检测。在白血病细胞的实验中，研究人员只用一小滴血液--含有约1000个癌细胞，就能得到精确的结果。

　　Dana-Farber癌症研究所的医学副教授Anthony Letai说，该技术的另一个优势在于，细胞质量发生小变化的速度是可以测量的，他致力于用不同的方法来监测肿瘤细胞对药物的反应。Letai谁没有参与这项研究，但是他说：“这个系统非常适合于快速测量。我期待着看到把这种技术应用到更多的癌症和更多的药物中。”

　　理解耐药性

　　现在，研究人员使用这种技术来测试细胞的敏感性，然后分离细胞和并对细胞中的RNA进行测序，从而揭示有哪些基因被打开了。

　　Manalis说：“现在我们有办法确定哪些细胞对一种特定治疗没有反应，我们能够分离这些细胞并分析它们以了解耐药机制，我们为此感到兴奋。”

　　最近在《Nature Biotechnology》发表的一篇文章中，研究人员报告了SMR装置的一种更高吞吐量的版本，在一天的时间内测试的数量，如果使用本研究中的设备则要花好几个月才能完成。Manalis说，这是使该方法适用于临床标本的重要一步。