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Monolithic Chip for High-throughput Blood Cell Depletion to Sort Rare Circulating Tumor Cells.
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2017-Sep-07 , DOI: 10.1038/s41598-017-11119-x Fabio Fachin 1 , Philipp Spuhler 1 , Joseph M Martel-Foley 1 , Jon F Edd 1 , Thomas A Barber 1 , John Walsh 1 , Murat Karabacak 1 , Vincent Pai 1 , Melissa Yu 1 , Kyle Smith 1 , Henry Hwang 1 , Jennifer Yang 1 , Sahil Shah 1 , Ruby Yarmush 1 , Lecia V Sequist 2 , Shannon L Stott 1, 2 , Shyamala Maheswaran 1, 2 , Daniel A Haber 1, 2 , Ravi Kapur 1 , Mehmet Toner 1, 3
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2017-Sep-07 , DOI: 10.1038/s41598-017-11119-x Fabio Fachin 1 , Philipp Spuhler 1 , Joseph M Martel-Foley 1 , Jon F Edd 1 , Thomas A Barber 1 , John Walsh 1 , Murat Karabacak 1 , Vincent Pai 1 , Melissa Yu 1 , Kyle Smith 1 , Henry Hwang 1 , Jennifer Yang 1 , Sahil Shah 1 , Ruby Yarmush 1 , Lecia V Sequist 2 , Shannon L Stott 1, 2 , Shyamala Maheswaran 1, 2 , Daniel A Haber 1, 2 , Ravi Kapur 1 , Mehmet Toner 1, 3
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Circulating tumor cells (CTCs) are a treasure trove of information regarding the location, type and stage of cancer and are being pursued as both a diagnostic target and a means of guiding personalized treatment. Most isolation technologies utilize properties of the CTCs themselves such as surface antigens (e.g., epithelial cell adhesion molecule or EpCAM) or size to separate them from blood cell populations. We present an automated monolithic chip with 128 multiplexed deterministic lateral displacement devices containing ~1.5 million microfabricated features (12 µm-50 µm) used to first deplete red blood cells and platelets. The outputs from these devices are serially integrated with an inertial focusing system to line up all nucleated cells for multi-stage magnetophoresis to remove magnetically-labeled white blood cells. The monolithic CTC-iChip enables debulking of blood samples at 15-20 million cells per second while yielding an output of highly purified CTCs. We quantified the size and EpCAM expression of over 2,500 CTCs from 38 patient samples obtained from breast, prostate, lung cancers, and melanoma. The results show significant heterogeneity between and within single patients. Unbiased, rapid, and automated isolation of CTCs using monolithic CTC-iChip will enable the detailed measurement of their physicochemical and biological properties and their role in metastasis.
中文翻译：
用于高通量血细胞去除以分选稀有循环肿瘤细胞的单片芯片。
循环肿瘤细胞 (CTC) 是有关癌症位置、类型和分期的信息宝库，正在被视为诊断目标和指导个性化治疗的手段。大多数分离技术利用 CTC 本身的特性，例如表面抗原（例如上皮细胞粘附分子或 EpCAM）或大小，将它们与血细胞群分离。我们提出了一种自动化单片芯片，具有 128 个多路复用确定性横向位移装置，其中包含约 150 万个微加工特征 (12 µm-50 µm)，用于首先消耗红细胞和血小板。这些设备的输出与惯性聚焦系统串联集成，将所有有核细胞排列起来，进行多级磁泳，以去除磁性标记的白细胞。整体式 CTC-iChip 能够以每秒 15-20 百万个细胞的速度减少血液样本，同时产生高度纯化的 CTC。我们对来自乳腺癌、前列腺癌、肺癌和黑色素瘤的 38 名患者样本中超过 2,500 个 CTC 的大小和 EpCAM 表达进行了量化。结果显示单个患者之间和内部存在显着的异质性。使用单片 CTC-iChip 无偏、快速、自动分离 CTC 将能够详细测量其理化和生物学特性及其在转移中的作用。
更新日期：2017-09-07
中文翻译：
用于高通量血细胞去除以分选稀有循环肿瘤细胞的单片芯片。
循环肿瘤细胞 (CTC) 是有关癌症位置、类型和分期的信息宝库，正在被视为诊断目标和指导个性化治疗的手段。大多数分离技术利用 CTC 本身的特性，例如表面抗原（例如上皮细胞粘附分子或 EpCAM）或大小，将它们与血细胞群分离。我们提出了一种自动化单片芯片，具有 128 个多路复用确定性横向位移装置，其中包含约 150 万个微加工特征 (12 µm-50 µm)，用于首先消耗红细胞和血小板。这些设备的输出与惯性聚焦系统串联集成，将所有有核细胞排列起来，进行多级磁泳，以去除磁性标记的白细胞。整体式 CTC-iChip 能够以每秒 15-20 百万个细胞的速度减少血液样本，同时产生高度纯化的 CTC。我们对来自乳腺癌、前列腺癌、肺癌和黑色素瘤的 38 名患者样本中超过 2,500 个 CTC 的大小和 EpCAM 表达进行了量化。结果显示单个患者之间和内部存在显着的异质性。使用单片 CTC-iChip 无偏、快速、自动分离 CTC 将能够详细测量其理化和生物学特性及其在转移中的作用。
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