单细胞分析技术Hydro-Seq来源于美国密西根大学，是莱博睿思联合创始人Sunitha Nagrath院士、Euisik Yoon教授和癌症干细胞权威Max Wicha教授共同合作开发的技术，研究成果在2019年已发表于Nature Communication国际知名期刊
摘要：
循环肿瘤细胞（CTC）是一种从原位癌脱落进入血液循环系统的癌细胞，在外周血中极其稀有，并且具有极强的侵略性，也是引起癌症转移的主要元凶。在癌症转移过程中，一些CTC具有极强的异质性，诸如上皮细胞-间充质转化（EMT），因此通过使用单细胞分析技术分析CTC可获得攻克癌症转移关键信息。目前主流CTC技术分为抗体亲合法及物理式滤网装置，但这些技术都有显着的缺陷，诸如抗体亲合法无法捕捉间充质型CTC；物理式滤网装置的白细胞去除率不高，限制单细胞转录组测序技术（scRNA-seq）在CTC领域的应用。
为了获得CTC全转录组以及信号通路调控信息，在scRNA-seq之前通常需要先使用口吸管或介电泳微流控捕捉经免疫荧光染色的单个细胞，但这些方法受限于低通量以及抗原表达的不一致性（如某些CTC无EpCAM或Cytokeratin抗原表达）。因此，整个行业急需一种高通量且能完全去除背景干扰的scRNA-seq技术，才能更好的研究CTC的信号通路以及异质性。
Labyrinth® Chip + Hydro-seq是一种高捕获效率、无任何背景细胞污染、可用于建立CTC基因表达谱的单细胞转录组测序平台。得益于Labyrinth® Chip 提供的高纯度CTC悬浮液， Hydro-seq的CTC单细胞捕获效率高达72.85%，是其他单细胞技术的8倍以上捕获效率，并且使用气动阀在芯片上进行样本清洗，达到 100% 去除背景杂质（包括细胞及非细胞干扰）。通过分析来自于21位晚期乳腺癌病患的666个CTC中的转录组信息，研究人员发现了关于肿瘤转移的关键性生物标志物。上述结果不仅证明Hypro-seq方法的有效性，还为研究癌症转移及伴随诊断提供有效的工具。
讨论：
尽管CTC的计数已经能够应用在预后，但细胞的分子分析却能够提供在生物学及临床上更有价值的信息。Hydro-seq平台通过分析CTC的全转录组，可发现及确认关于临床和癌症转移性相关的生物标志物。此外，芯片内的微流井不仅可以极其有效分离稀有细胞，并且能够让转录组分析也在微流井内进行。
FISH和IHC荧光染色是主流检查CTC基因和蛋白质表达的方法，通常使用核染标记物（DAPI或Hoechst）,CD45和PanCK区分CTC以及白细胞。CTC可以被DAPI和PanCK染色，白细胞可被DAPI及CD45染色。由于荧光显微镜通道数量的局限性，分析标志物种类有限。另外一种分析方法则是通过使用EpCAM或PanCK确认CTC，然后使用口吸管或介电泳微流控捕获单个特定的CTC用于下游分析，尽管这个方法可以分析CTC全转录组，但费时劳力，无法大规模的实施，从而限制研究CTC的异质性。除此之外，通过使用EpCAM和PanCK辨别CTC，也会丢失一些重要的亚型分类，诸如间充质型CTC。因此使用传统的方法必须在通量和基因表达中寻求一个平衡点。
结合Labyrinth® chip富集的高纯度CTC悬浮液以及Hydro-seq技术就可高通量检测CTC全转录组图谱，通过分析结果还可研究CTC的异质性以及了解细胞通路调控机制。而其他的商业化scRNA-seq产品，如Fluidigm C1, DEPArray, Drop-seq等，因为原始CTC悬浮液背景杂质过多及低捕获率所限，无法获得高精确的单细胞转录组。
CTC分子分型不仅可用于治疗选择，还可用于伴随诊断。在本次研究中，成功使用Hydeo-seq检测出乳腺癌病患的ER, PR, AR以及HER2突变，可帮助病患确认靶向药治疗方案。液体活检不仅可以临床治疗中长期使用，评估疗效以及了解耐药性的产生，还可避免传统穿刺活检伴随的穿刺性伤害。
另外，通过使用scRNA-seq，还可了解癌症转移中的分子调控机制。间充质型CTC是引起癌症转移主要元凶，肿瘤细胞为了获得转移以及侵袭能力，进行了上皮细胞-间充质转化（EMT），从而获得间充质型细胞的迁移能力，并入侵外周血中。这些间充质型CTC通过血液循环系统迁移到其他组织，并进行上皮-间充质转换（MET），从而获得繁殖能力。通过分析单细胞测序结果，绝大多数的CTC为间充质型，这些细胞将会被传统的生物亲合法CTC技术所遗漏。此外，我们也发现稀有的亚型群体上皮型癌症干细胞(ALDH)和间充质型癌症干细胞(CD44+/CD24-)，这类细胞具有极强可塑性，可进行EMT/MET转变。综上所述，这些研究结果都证明Hydro-seq可用于了解肿瘤转移，以及发现其他亚型分类，为了解癌症转移提供极其有用的启示。
得益于Labyrinth® chip和Hydro-seq的上下游分析方式配合，如今能够更精确地从癌症患者血液样本中分析CTC单细胞的全基因转录组。这不仅可以帮助病患精准医疗，选择最合适的治疗方案，甚至有望通过研究CTC特异性攻克癌症转移。
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