[发明专利]利用分形结构的表面进行循环肿瘤细胞的特异性捕获的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地涉及利用分形结构的表面进行循环肿瘤细胞的特异性捕获的方法。

背景技术

癌症是导致人类死亡的第二大杀手。其中90%的死亡是由转移癌引起的。转移癌主要是由从初始癌变位置脱离的癌细胞引起的，这部分癌细胞通过血管或者淋巴管扩散到机体的其他组织或者器官，从而形成转移癌。癌细胞进入血液循环是实现癌症转移的最初阶段，为最终形成肿瘤的转移病灶提供了可能。这部分进入人体外周血中的癌细胞就是循环肿瘤细胞（Circulating Tumor Cells）。通过检测外周血中的循环肿瘤细胞可以有效预测癌症转移的发生、进行癌症的早期诊断、预测癌症病人的生存几率以及监测治疗的效果等。因此，检测血液中的循环肿瘤细胞具有重要的临床应用价值，循环肿瘤细胞的检测对于癌症的早期诊断、病情监测、治疗预后等具有重要意义。

实现循环肿瘤细胞检测的前提是对血液中的循环肿瘤细胞进行捕获与分离。由于其在血液中的数量很少（每毫升几个到几十个），循环肿瘤细胞的捕获与分离仍是一个巨大的挑战。目前，循环肿瘤细胞捕获与分离的方法主要是根据肿瘤细胞自身特殊的形貌与生物化学特征进行的，比如尺寸，密度和肿瘤细胞表面特殊表达的蛋白质。现有的捕获与分离技术主要包括ISET(Isolation by size of epithelial tumor cells)技术(Am J Pathol 2000,156,57–63)、密度梯度离心技术(Cytometry2002,49,150–158)和免疫磁性分离技术(N Engl J Med 2004,351,781-91)。ISET技术利用肿瘤细胞与血细胞尺寸之间的差异进行循环肿瘤细胞的分离，但是该技术分离纯度低，难以满足实际需求。密度梯度离心技术则是基于血液中各种细胞密度的差异，红细胞、中性白细胞等密度较大的细胞迁移至底部，肿瘤细胞则仍处于顶部，从而达到分离的目的。但是该技术存在的问题同样是纯度较低，而且在处理与转移的过程中会不可避免地损失循环肿瘤细胞，进而影响捕获效率。免疫磁性分离技术是目前研究和应用最广泛的技术之一，其原理是将特异性抗体修饰在磁性颗粒表面，与循环肿瘤细胞表面抗原结合后在磁场作用下实现捕获与分离的目的，该技术能够实现较高的捕获效率，但是由于其过程复杂、费用较高而限制了其应用。

在最新的生物学研究领域，王树涛等(Angew.Chem.Int.Ed.,2009,48,8970–8973)率先将三维纳米结构基片应用于循环肿瘤细胞检测领域。该技术通过增强细胞表面的纳米组分（例如，微绒毛、丝状伪足等）与三维纳米结构之间的相互作用极大地提高了其捕获效率。随后，导电聚合物(Adv.Mater.2011,23,4788-4792)、PDMS(Cancer 2012,118,1145-54)和TiO₂纳米纤维(Adv.Mater.2012,24,2756-2760)等都用于三维纳米结构的构建从而增强循环肿瘤细胞的捕获效率。由于其捕获效率高、灵敏度高，这一技术越来越引起科学家的关注。但是该技术存在成本较高、使用不便等缺点，而且该技术背后的基本设计原则尚不清楚。因此，迫切需求一种新的高效率、高特异性的循环肿瘤细胞的捕获技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用分形结构的表面进行循环肿瘤细胞的特异性捕获的方法。

本发明的利用分形结构的表面进行循环肿瘤细胞的特异性捕获的方法，其基本原理是在基片的表面制备出所需的分形结构的表面，将肿瘤细胞表面的特异性抗体固定在该具有所需的分形结构的表面上，将待测样品滴加到该肿瘤细胞表面的特异性抗体的表面上，通过待测样品中的肿瘤细胞表面的特异性抗原与固定在该具有所需的分形结构的表面上的肿瘤细胞表面的特异性抗体之间的特异性结合，实现循环肿瘤细胞的特异性捕获，通过待测样品中的肿瘤细胞表面的纳米组分（例如：微绒毛、丝状伪足等）与所述基片表面的分形结构之间的相互作用，提高循环肿瘤细胞的特异性捕获效率，从而达到高效、高特异性循环肿瘤细胞捕获的目的。

本发明的利用分形结构的表面进行循环肿瘤细胞的特异性捕获的方法包括以下步骤：

（1）在基片的表面制备出所需的分形结构的表面；

所述的分形结构选自枝状分形结构、花椰菜状分形结构或海胆状分形结构中的一种；

（2）将肿瘤细胞表面的特异性抗体固定在步骤（1）得到的基片上的具有所需的分形结构的表面上，然后放置在细胞培养板中；