单细胞阻抗用于区分混合样本中的细胞
澳门大学联合广州临床团队等机构开发了基于集成电路的细胞—基底阻抗检测平台(IC-ECIS)。352 个微电极记录贴附细胞的阻抗,研究希望先在混合样本中识别肿瘤细胞,再测量这些细胞的药物反应。
团队以肝、乳腺和肺的人源细胞系比较癌与非癌细胞。在所测条件下,癌细胞的阻抗通常较高;研究选择 20 kHz 和 65 mV 作为测量条件。细胞在电极上的位置会改变阻抗,模拟显示同时接触相邻电极时读数更稳定。
乳腺癌 MDA-MB-231 与乳腺上皮 MCF-10A 的阻抗分布仍有重叠。研究在细胞系分类中排除了这段重叠区间,并用荧光标记核对分类结果,得到约 81% 的准确率。癌与非癌细胞的实际混合比例与阻抗估算比例相关,拟合 R² 为 0.95015。
细胞分类使顺铂反应更接近纯肿瘤细胞参照
顺铂比较将两种乳腺细胞按 1:1 混合,处理 24 小时后以死亡染色评价细胞存活情况。芯片同时保留细胞身份与药物反应信息,并与孔板中分别培养的细胞作比较。芯片和孔板的反应方向相近,但两种培养形式的剂量反应曲线并不完全重合。
当癌细胞分别占混合物的 20%、40%、60% 和 80% 时,未经分类的整体信号会混入非癌细胞的反应。按阻抗分类后,癌细胞的曲线更接近纯癌细胞参照,均方误差也更小。这个比较展示了识别检测对象对药敏结果的影响。

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12 名肝癌患者的组织用于细胞识别与药敏比较
临床材料来自 12 名肝细胞癌患者。研究分别取得肿瘤和肿瘤外肝组织,以每名患者自身非肿瘤样本的阻抗上限设定分类阈值,并从肿瘤不同区域取材。第 11、12 名患者的细胞分类还与肝癌相关标志蛋白 GPC3 的免疫荧光作了比较。
仑伐替尼处理 24 小时后,以活细胞比例低于 50% 作为本研究的敏感判据。第 3、5、8 名患者的肿瘤细胞达到这一判据,其中第 8 名患者的非肿瘤细胞也明显受影响。其他患者模型的药物反应不同。
研究还比较了基因测序信息。第 3、5 名患者检出与药物靶点有关的改变,第 8 名患者则未检出这些候选改变,却出现较强体外反应。第 2、9、10 名患者因材料不足没有测序结果。作者将既往治疗、未覆盖的分子改变和技术因素列为可能解释,尚未确定第 8 名患者反应的原因。
临床对照为 1 例患者的 AFP 治疗记录
第 2 名患者在手术前接受仑伐替尼,甲胎蛋白(AFP)由 66.18 ng/mL 变为 64.52 ng/mL,作者将这一记录描述为未见明显治疗反应;对应体外检测也显示低反应。临床治疗决策独立于芯片结果。
作者报告组织处理与检测流程可在 36 小时内完成。现阶段的限制包括患者数少、检测药物范围有限、细胞捕获效率低,以及细胞位置和阻抗分布重叠带来的分类误差。研究为混合组织中的细胞级药敏提供了原型,临床适用范围仍需要更大的配对研究检验。