五分鐘內識別胃癌細胞的嶄新方法
由香港城市大學（香港城大）科學家領導的聯合研究團隊近日成功研發出嶄新方法，只需數分鐘就可識別出胃癌細胞。此方法既快速又具高靈敏度，有望加快醫護人員對胃癌的診斷。
研究團隊由香港城大協理學務副校長（大學策略）兼機械工程學系生物醫學工程講座教授李文榮教授領導。他們的研究成果已於科學期刊《科學進展》（Science Advances）上發表，題為〈Detection and isolation of free cancer cells from ascites and peritoneal lavages using optically induced electrokinetics (OEK)〉。
李教授說：「在全球因癌症而死亡的數字中，胃癌是主因之一，我們的研究就是旨在減低胃癌的死亡人數。」
全球每年約有80萬人死於胃癌，在癌症中是第三大「殺手」。由於早期的胃癌一般並無症狀，因此大多數患者被診斷出患上胃癌時，已經多為晚期。而在晚期胃癌的病例中，腹膜轉移（peritoneal metastases）是最常見的癌症擴散模式之一。但礙於目前的診斷方法缺乏靈敏度，因此難以及早診斷出腹膜轉移。
現時一般臨床的做法是進行腹水（即腹腔內異常積聚的液體）和腹腔灌洗（一種通過灌洗腹膜腔而取得組織的入侵性測試）的細胞學檢查，以檢測出癌細胞。然而，這些方法靈敏度不足，無法於大量細胞中識別出數目很少的癌細胞，而且檢測過程牽涉細胞的染色，既耗時又令細胞死亡，不能用作進一步的檢查。
應用OEK方法 分離癌細胞
李教授多年來一直探索利用光導電動力學（optically induced electrokinetics, OEK）作為檢測和分離癌細胞的替代方法。他說：「這是首次成功地運用OEK這個方法，從病人腹水樣本中，快速分離出胃癌活細胞。」
OEK方法是一種與「實驗室晶片」（lab-on-a-chip）系統融合的新技術，令研究人員能夠在微米級和納米級的生物工程環境中進行操控。經腹腔灌洗提取的胃癌細胞與腹膜細胞的大小不同，OEK的機制就是利用這個差異識別兩者。癌細胞比腹膜細胞大，相比之下具有更高的細胞膜電容（cell membrane capacitances）。
研究人員在實驗中先將病人的腹水樣本注入OEK微流控晶片中，然後將可移動的圖案用光投射到晶片上，受照射的範圍的電導率便會提升。因此，該可以移動的光圖案實際上成為晶片表面上可移動的電極。下一步是在晶片上施加交流電壓，令溶液中產生可控兼且能夠移動的非均勻電場。就是這樣，研究人員可以通過施加OEK來操控細胞。
以「磁鐵」拖移癌細胞
李教授解釋說：「鑑於細胞膜電容的差異，光圖案會如磁鐵一樣吸引癌細胞，而腹膜細胞則會被排拒。」於是研究人員可以透過移動光圖案，來「拖移」被吸引著的癌細胞到與晶片相連的膠管，以便將癌細胞收集，成功地將癌細胞自腹水分離出來。
短片顯示光圖案會如磁鐵一樣吸引癌細胞，將癌細胞與其他細胞分離。（短片來源： DOI: 10.1126/sciadv.aba9628）
此新方法既快速，又無需標誌物，因而顯得相當吸引。事實上，這新方法於五分鐘內，已經可以在OEK微流控晶片上分離出胃癌細胞。李教授說：「傳統方法一般要六、七個小時才能識別出癌細胞，OEK方法則快速得多。」
檢測更快及具更高靈敏度
另一方面，OEK方法靈敏度亦更高。李教授補充說：「我們運用這個方法，在六個病人的腹水樣本中，成功把胃癌細胞從其他細胞裡分離出來，成功率為71%。」而在靈敏度的相關測試中，團隊亦成功在比例為1比1000的情況下，將癌細胞與腹膜細胞分離。
李教授說：「這研究有賴位於瀋陽的中國醫科大學附屬第一醫院的醫生和病人的幫助。醫護人員亦對研究結果留下深刻印象。醫院的研究人員都希望繼續與瀋陽自動化研究所（Shenyang Institute of Automation, SIA）及香港城大進行這項以OEK為本的研究，期望這個方法他日能作臨床應用。」
適用於接受過不同療程的病
研究團隊用接受過不同療程的病人的樣本進行測試，實驗結果表明，他們的系統適用於檢測療程各異的病人的腹水細胞，顯示系統將來大有潛力作廣泛臨床應用。研究團隊還量度了細胞膜電容，或可用作胃癌細胞生物標誌物，李教授說︰「希望我們的研究能夠加快醫護人員對胃癌的診斷，以挽救生命。」
李教授身兼中國科學院（Chinese Academy of Sciences, CAS）瀋陽自動化研究所的客座研究員。數年前他先於香港城大建立OEK系統，隨後在中科院－裘槎基金會聯合實驗室資助計劃的支持下，他將該系統引進由香港城大與SIA在瀋陽共同建立的聯合實驗室中，並於該實驗室進行了與今次研究相關的實驗。
李教授、來自中國醫科大學附屬第一醫院的王振寧教授，以及來自SIA的于海波博士是論文的通訊作者。論文第一作者分別是李教授於SIA的博士生章昱昭，和中國醫科大學附屬第一醫院的趙俊華。其他研究團隊成員來自瀋陽建築大學和國立清華大學。
這項研究獲得國家自然科學基金會、國家重點研發計劃和香港研究資助局等的資助進行。
DOI number: 10.1126/sciadv.aba9628