精确的癌症治疗依赖于获得关于肿瘤的分子信息以指导有效的治疗决策。由于脑肿瘤的针吸活检是侵入性和困难的，生物工程师已经开发出捕获脑肿瘤释放的细胞外囊泡(EV)的微技术。囊泡携带突变的遗传物质和蛋白质的样品，导致恶性肿瘤，研究人员希望分析以优化治疗。
尽管它们具有丰富的信息，但来自肿瘤的EV是非常小的颗粒，由脂质制成，并且相对罕见。因此，研究人员开发了微流体装置，可以从患者身上采集少量血液样本并捕获EV及其内容进行分析。Nature Communications报道的工作描述了一种新的微流体装置EVHB-Chip的开发，该装置显着增加了从小于一滴血液的体积中捕获EV。
将这些稀有EV与癌细胞分离的一个主要因素是它们与来自健康细胞的数十亿EV混合在一起，这些EV似乎是用于改变或增强周围细胞功能的通信网络的一部分。例如，在健康细胞中，EV包含可以操纵其细胞微环境以促进伤口愈合的核酸子集。相反，癌症EV携带通过血管生成(新血管的产生)，侵袭性和转移促进癌症传播的分子。
由马萨诸塞州综合医院医学工程中心助理教授Shannon Stott博士领导，生物工程师设计了一种具有交错人字形表面的微流体芯片。人字形腔室涂有已知与脑肿瘤中发现的蛋白质结合并且携带在EV表面上的抗体。由人字形结构产生的湍流增强了EV产量，这增加了EV与室壁上的捕获抗体碰撞的频率。
研究人员使用EVHB-Chip分析了13例脑肿瘤多形性胶质母细胞瘤(GBM)患者的血液样本。EVHB-Chip成功地从所有13名患者中分离出足够的肿瘤特异性EV，以分析存在的癌症基因。该分析揭示了超过50种癌症相关基因的高水平，包括癌症特异性GBM突变EGFRvIII。
“到目前为止，我们一直主要研究从肿瘤中脱落的循环肿瘤细胞(CTC)，并且可以使用微流体技术获取信息以指导治疗决策，”Stott解释道。“然而，当谈到脑癌时，CTC可能无法通过血脑屏障。电动汽车是更小的颗粒，更容易从大脑进入循环，这就是为什么我们正在磨练我们的微流体技术来捕获这些小型电动汽车，并利用它们携带的信息最终优化脑癌治疗。“
“我们也对这项技术对小儿脑癌患者的潜力感到兴奋，因为这些患者只能获得非常少量的血液，特别是反复监测治疗的有效性。通过在治疗过程中捕获的EV中的分子变化来测量有效性，“Stott说。
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