血中循環腫瘍細胞(CTC)測定

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2023/10/06: 2023年10月に弊社は新たに国立大学(3校)、私立大学(1校)、国研機関(1施設)との間でCTC測定に関する共同研究契約を締結しました。
2022/7/06: 2022年～ CTC測定共同研究契約締結　国立大学（1校）、総合病院(1施設)

2014年から2023年までに国公立大学、私立大学、国研機関および病院施設と共同研究を実施してきました。 micro流路CTC ( microfluidic device CTC )

唯一無二のmicro流路CTCを実現!
日本遺伝子研究所 CTCラボはバイオラッド社GENESISシステムの能力を最大限に生かすと共に、これまで培われた独自のノウハウを組み合わせた「唯一無二」のmicro流路CTCを実現しました。

1)剪断応力の減少のために全く新しい流路コーティング材の開発(クローズド特許)
新しい流路コーティング材の開発により5micronサイズの細胞を捕捉することができました。
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2)血液の流速をこれまでより3倍以上の時間をかけてゆっくりと流す。これまでは4mLの血液を10分かけていたが、新しい方法では30分以上となりました。
3)血液の流速を遅くするとclogging現象が発生しやすいため、これを抑制するために「血液処理剤」を開発しました。(クローズド特許)

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■血中循環腫瘍細胞(CTC)測定とは　

がん関連死の多くは、転移の発症に続いて起こります。この病気の進行度は血中循環腫瘍細胞（CTC： Circulating tumor cells）の存在と関連しています。これらの稀な細胞は、転移性乳癌、前立腺癌、および結腸直腸癌における臨床的に重要であることが数多く実証されています。

一般的にがんは、組織の最表面に位置する上皮組織から発生し、上皮と結合組織を区切っている基底膜を分解しながら組織浸潤を起こします。そして血管やリンパ管に侵入し、周辺や他の臓器へ生着して転移が生じます。こうした転移の過程で血管内に侵入したがん細胞がCTCです。
また、CTCは血液1 mlあたりに含まれる約数十億個の血球に対して、数個から数十個程度しか存在していないと言われ、様々なCTC検出法が開発されてきました。（図１）
がんは本来、発生元である上皮細胞の特徴を有していますが、浸潤能を獲得した悪性度の高いがんでは、しばしば上皮間葉転換（EMT：Epithelial-mesenchymal transition）と呼ばれる現象(図2)が生じ上皮細胞の特徴が失われます。その場合EpCAMの発現が低下もしくは消失します。EMTを生じたCTCは抗EpCAM抗体との結合力が弱まるため、これまでのEpCAMエンリッチ法(EpCAM抗体磁気ビーズによるCTCのキャプチャー)は課題も多いことから次々と新しいCTC検出法が開発されてきております。その中でも最も検出感度が優れているとされている中にMicrofluidic Chipを用いた方法（微小流路デバイス法）があります。
当社では「The Scientist’s annual Top 10 Innovations of 2015」を受賞したcelsee社のMicrofluidic システムを導入し、celsee社との共同研究を重ね、これまでにない検出感度と再現性を有した方法で測定を実施しています。

図1 様々なCTCの検出法
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図2 上皮間葉転換（EMT）の模式図
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CTCと派生物質　
（株）日本遺伝子研究所名誉研究所長　粕谷厚生先生（東北大学名誉教授）

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分析方法
■ 微小流路デバイス法（Microfluidic Chip）
・原理：1枚のマニホールドの上にMicrofluidic Chipを重ね、血液を流します。
Microfluidic Chip にある56,320個のtrapping chamberに細胞を捕捉します。
これまで2mlの血液を使用してまいりましたが4mlまで使用することができるようになり圧倒的な検出感度が可能となりました。(画像をクリックすると新しいタブで表示します。)

上図は、血液サンプルとChip内の微小流路chamberの図で、より小さな血液成分(<8μm)が通過しながら、CTCが捕捉されているところを示しています。(BIO-RAD社ホームページより転載)

上図では、赤血球と小さな白血球が細孔を通過しながら、8μmを超える細胞が捕捉されることを示しています。Microfluidic Chipでは、ほとんどのがん種の循環腫瘍細胞(CTC)およびCTCクラスターが捕捉されます。(BIO-RAD社ホームページより転載)

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⇒ micro流路CTC測定フロー

参考文献：
(1) Deformability of Tumor Cells versus Blood Cells
      Scientific Reports 5, Article number: 18542 (2015)
      doi:10.1038/srep18542, Josephine S. Bagnall et al.
(2) Circulating Tumor Cells: Isolation and Analysis, First Edition.
      Edited by Z. Hugh Fan. © 2016 John Wiley & Sons, Inc.
      Published 2016 by John Wiley & Sons, Inc.

CTC clusters検出について①
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