模拟肿瘤血行转移的微流控平台用于循环肿瘤细胞的侵袭性评估

1. 痛点问题

肿瘤转移是导致绝大多数癌症病人死亡的主要原因，其过程包括肿瘤细胞的脱落、在血液或淋巴系统中的迁移、以及在新位置的定植形成次级肿瘤。然而，在这个过程中，定植成功的循环肿瘤细胞比例不足千分之一，这揭示了肿瘤转移过程中存在的高度选择性和复杂性。目前，对于肿瘤细胞在外渗过程中微环境中的行为，特别是在单细胞层面上的糖代谢特征的理解仍然存在限制，这制约了对肿瘤转移机理深入理解和有效干预的能力。此外，当前的肿瘤诊断技术往往缺乏能够实时监测和无损检测单细胞代谢活动的高通量方法。

2. 解决方案

南京大学的研究团队开发了一种创新的高通量阵列微流控芯片，该芯片通过模拟肿瘤血行转移的过程，结合载酶金属有机框架能够实时无损地监测单细胞内外的代谢物浓度变化。基于癌细胞特有的有氧糖酵解代谢特性，该平台能够有效识别癌细胞并评估其成瘤潜力。通过该技术，研究团队能够在单细胞层面上实现癌细胞的“糖代谢”特征分析，为评估癌细胞的远端成瘤能力提供了新的途径。

该技术的开发不仅能够促进对肿瘤转移机理的深入理解和有效干预，还有望在肿瘤早期诊断、监测治疗效果及药物开发等领域发挥重要作用。具备实时、高通量、无损和高精度的特点，该平台预期将为医学研究提供强有力的工具，同时，对于提高临床肿瘤诊断的准确性和治疗的个性化水平具有重要意义。随着精准医疗领域的不断发展，该技术有望成为推动未来医疗创新的关键因素之一。

特别是，该平台能够直接应用于未经处理的全血样本中，对循环肿瘤细胞的捕获和分析展现出极高的灵敏度和准确性。这一特点让其在液体活检领域，即通过血液样本进行肿瘤检测和监测，具有巨大的应用潜力。液体活检因其无创性和能够反映肿瘤全貌的优势而被视为肿瘤诊断和监测的未来趋势，而该技术的发展正好符合这一趋势的需求。

此外，通过对不同类型肿瘤细胞的糖代谢特征进行分析，该平台还能够辅助药物研发和治疗方案的设计，特别是在针对肿瘤代谢途径的靶向治疗领域。对于药物筛选和评估过程中，能够提供更为精准的细胞层面信息，加速新药的开发和上市进程。

综上所述，基于载酶金属有机框架的微流控平台用于循环肿瘤细胞的单细胞代谢物分析的技术，不仅在科学研究领域展现出独特的价值，在临床应用和药物开发方面也具有广阔的应用前景和市场潜力。随着该技术的进一步优化和应用推广，预计将为肿瘤患者提供更为精准和个性化的诊断治疗解决方案，为人类健康和生命科学的发展做出重要贡献。

1) 通过利用载酶金属有机框架实现的高通量阵列微流控平台，为单细胞代谢物分析提供了一种前所未有的实时无损检测方法；

2) 准确识别癌细胞并评估其远端成瘤能力，揭示了单细胞层面上的糖代谢特征与肿瘤转移潜力之间的关联，为肿瘤早期诊断和治疗提供了新的策略；

3) 通过构建具有高捕获效率和无交叉污染的单细胞微环境模拟平台，提高了肿瘤细胞代谢分析的准确性和可靠性，有助于推动精准医疗和个性化治疗的发展。