癌症篩檢輔助晶片

生醫工程研究所     2021/06/30
螺旋式微流體晶片的樣品處理及操作流程。
  • 確保及促進各年齡層健康生活與福祉
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  • 螺旋式微流體晶片的樣品處理及操作流程。
癌症為全球主要的死亡原因之一,根據2018年世界衛生組織統計,每年有950萬人死於癌症,造成癌症死亡率如此高的其中一項主因為癌症轉移。癌症轉移是指部分原位腫瘤細胞透過血液或淋巴遷移至遠處器官,而進入循環系統的癌細胞稱為循環腫瘤細胞(Circulating Tumor Cell, CTC)。近年研究發現,在癌症患者血液中發現的CTC的計數和表徵,為癌症轉移的早期診斷和治療預後提供了潛在的可利用資訊。
然而實際上在血液中檢測CTC容易因其與紅血球數量相差懸殊受到嚴重干擾,因此生醫所李博仁老師團隊希望可以建立一個能夠有效去除大量紅血球並且提取出循環腫瘤細胞的裝置,以利更多的臨床分析和學術研究。因此我們設計階差型串聯式螺旋微流體裝置:『i-Finity®』,並利用該裝置成功從血液中連續地且快速分選無標記的肺腺癌細胞。透過調整串聯式螺旋微流道高度設計及進樣速度,團隊成功利用模擬找到最佳的聚焦及分離參數,並利用最佳化後的系統,在10分鐘內完整預濃縮出癌細胞。階差式串聯螺旋微流體設備是具有高通量,低製造成本,非交叉污染及有利於臨床樣品快速預處理及濃縮等優點,並且為第一個以高度差進行設計的螺旋微流體中置,是具有潛力可被視為未來癌症診斷、預後研究與其他臨床應用的工具。
相較於現有開發的產品,本團隊設計之癌細胞預濃縮晶片: 『i-Finity®』具有以下絕佳優勢:(1)現有分選技術時間多於24小時,本團隊設計之晶片分選僅需約2小時。(2)現有產品受限於黃光製程技術困難且費時,而本研究團隊製成方式較為簡易且快速,並能達到特殊微流體設計。(3)現有的研究於癌細胞預濃縮效果僅約小於100倍,本團隊設計之晶片能提升效率至1000倍的預濃縮。(4)大多數產品需添加血球裂解液達到血球去除的效果,本系統利用微流道系統設計即可達到高效率去除效果。(5)本系統不須透過昂貴及大量的抗體進行預先標記細胞,即可透過微流體設計高校分選出癌細胞。
目前研發已可準確檢測出肺癌、乳癌及直腸癌等三種常見癌症細胞,使用「i-Finity癌無現」階差雙螺旋晶片技術處理的樣本,臨床實驗準確度近99.99%。且檢測成本僅約目前CTC醫療檢測市場之1成,目前「i-Finity癌無現」技術已開發至第四代,預計於2023年通過FDA。癌症篩檢輔助晶片的開發能走到這一步,非常感謝科技部、教育部、交大新世代功能性物質研究中心、交大智慧醫療辦公室的研究經費支持,及交大研發處、產運中心與國際產學聯盟的多方位輔導,還有臺大醫院新竹分院的大力幫忙,才有如此成績,未來希望能夠與各大醫療院所與相關業者合作推廣早期篩檢,提高癌症病患的治癒率。
 
螺旋式微流體晶片的樣品處理及操作流程。