[发明专利]碳纳米管海绵捕获循环肿瘤细胞

说明书

本发明提供了在不使用癌症生物标志物的情况下，捕获来自对象的循环肿瘤细胞(CTC)的方法。所述方法包括使测试样品与碳纳米管(CNT)海绵接触。所述测试样品包含来自对象的去除血浆并裂解红细胞之后的少量外周血的细胞。所述测试样品中的细胞包含来自所述对象的CTC。所述CNT海绵不含特异性针对癌症生物标记物的试剂。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月28日提交的第62/525,942号美国临时申请的优先权，出于所有目的，其全部公开内容通过引用整体并入本文中。

涉及的美国政府支持

本发明是在美国空军科研办公室(the U.S.Air Force Office of ScientificResearch)的MURI基金号为FA9550-12-1-0035的政府支持下和在美国国立卫生研究院(theU.S.National Institutes of Health)授予的NIGMS-IdeA基金号为U54-GM104941的政府支持下完成的。美国享有本发明的某些权利。

发明领域

本发明总体上涉及无标志物碳纳米管(CNT)海绵在捕获来自对象的循环肿瘤细胞(CTC)中的用途。

发明背景

纳米材料的最新进展在生物医药应用(如药物递送、疾病诊断和组织工程)中提供了新的亮点。在动物组织和器官中，胶原蛋白纤维网络构成细胞外环境，在其中细胞可以发挥功能和发展。最近已经开发并表征了各种三维碳纳米管海绵(CNT海绵)。这些纳米材料与生物组织中的胶原蛋白网络具有相似的结构和机械性能。

大多数肿瘤患者死于转移性疾病(90％的肿瘤相关死亡率)。转移通常涉及以下阶段：肿瘤细胞的局部侵袭(例如，淋巴结)、通过血液循环、在远端组织/器官环境中的再分配和继发性肿瘤的形成。在扩散到健康组织之前，循环肿瘤细胞(CTC)可能已经在患者的血液中积累了数月或数年。只有在患者中形成继发性肿瘤之后，才能通过成像技术检测到这些转移性病灶。尽管患者可能已出现症状，但大多数治疗将无效。对CTC阳性/转移病灶阴性患者早期应用化学疗法可以提高化学疗法的有效性并改善预后。此外，几种侵袭性癌症类型(例如三阴性乳腺癌)需要立即开始化学疗法，这可能导致过度治疗。通过液体活组织检查证明成功地消除CTC可以使医生能够改进治疗性治疗计划。

迄今为止，CTC分离方法主要分为两大类：微流体装置和免疫磁性选择装置，它们分别利用CTC的物理特性(例如，大小和密度梯度)和蛋白质表达。由于CTC和白细胞之间重叠的物理特性，基于物理特性的技术面临准确性的问题。免疫磁性技术依赖于肿瘤细胞特异性蛋白的表达(例如，EpCAM)，其并不是对于所有类型的CTC都是阳性的。例如，在免疫磁性技术的操作中通常需要来自对象的至少7.5ml的血液。

随着纳米材料的发展，已经开发了几种纳米工程化器件以通过利用肿瘤细胞在特定纳米材料表面上的高度粘附特性来捕获CTC。这些器件包括纳米柱、纳米线和纳米纤维。碳纳米材料(如碳纳米管和石墨烯)也已被用于帮助捕获CTC。然而，与免疫磁性选择方法类似，这些技术需要额外的肿瘤特异性粘附分子(如用于特异性识别的蛋白)，这既增加了操作成本又限制了可检测的癌症类型。开发CTC-iChip以通过基于白细胞特异性标志物的白细胞的阴性消耗从血液中分离CTC。

仍然需要在不使用任何肿瘤生物标志物的情况下从对象的少量血液中分离CTC的有效且高效的方法。

发明概述

本发明涉及碳纳米管(CNT)海绵在捕获来自对象的循环肿瘤细胞(CTC)中的用途和所捕获的CTC的用途。