癌症治療往往帶有很大的偶然性。儘管癌症遺傳學取得了進展，但醫生在為個體患者做出決策時掌握的資訊仍然有限。人們在指望治療能起作用的同時接受治療，卻不知道自己會從中受益還是受害。
馬薩諸塞州總醫院的一個研究小組可能找到了一種更有效地實現癌症個體化治療的方法。他們目前正在改進和測試一種晶片實驗室，該實驗室只需從患者一茶匙的血液樣本中取樣和分析迴圈腫瘤細胞，從而在許多患者中避免了有時具有危險性的活組織檢查。“這種晶片將為癌症患者做出合理的決策提供可能，”在波士頓生物微電子機械系統資源中心設計該裝置的團隊負責人邁赫邁特·託納說。託納將他的新系統比作艾滋病患者測量病毒載量和T細胞的方式，以便調整他們的藥物。“癌症也可能如此，”他表示。
大多數癌瘤都會脫落惡性細胞，這些細胞進入血液並擴散，有時會附著到新的區域形成腫瘤。這些迴圈腫瘤細胞（CTC）僅佔血細胞的一小部分，在轉移性疾病患者中通常少於百萬分之一；在患有尚未明顯擴散的侷限性早期腫瘤的患者中，它們甚至更少。研究人員意識到，迴圈腫瘤細胞雖然稀有，但為即時瞭解腫瘤生物學的動態提供了一個潛在視窗。
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該團隊採用了微流體技術，這項技術在過去25年中發展起來，用於分析微量的液體和氣體，以捕獲那些罕見的細胞。與其他的微流體儀器一樣，該團隊稱之為CTC晶片的裝置，包含一個矽蝕刻晶片，晶片上裝有微柱，一個用於封閉流體和晶片的腔室，以及一個氣動泵。這些柱子，或稱微柱，充當微型試管，細胞和化學物質可以在其中混合、粘附和接受評估。
CTC晶片依靠78,000個微柱從正常血液成分的混合物中抓取癌細胞，這些癌細胞透過精確控制的吸力在系統中蜿蜒前進。這些柱子塗有上皮細胞粘附分子（EpCAM）的抗體。幾乎所有的癌細胞表面都帶有EpCAM，它在指導細胞如何相互結合、發出訊號和遷移方面起著關鍵作用。正常的血細胞缺乏EpCAM，因此只有惡性細胞才會粘附在微柱上的抗體上。
在他們對該晶片的首次測試中，研究人員在2007年12月20日的《自然》雜誌上描述了這項研究，他們使用了來自116名肺癌、前列腺癌、胰腺癌、乳腺癌或結直腸癌患者的血液樣本，並在除一例外的情況下成功分離出迴圈腫瘤細胞。CTC晶片發現癌細胞的靈敏度高達十億分之一的血細胞，這使其比最廣泛使用的傳統方法強大至少100倍，傳統方法需要將大量的血液樣本與抗體包被的微珠一起孵育。與使用微珠製備的細胞相比，這些細胞也處於更好的分析狀態。
在另一項試驗中，研究人員使用該晶片評估了27名肺癌患者的腫瘤遺傳學。在2008年7月24日《新英格蘭醫學雜誌》上發表的一項工作中，他們鑑定了大多數病例迴圈腫瘤細胞中的相關基因異常，並在一些患者中發現了新出現的突變，這些突變賦予了對酪氨酸激酶抑制劑的耐藥性，而這些患者正在服用這類藥物。過去，需要重複活組織檢查才能確定這些型別的基因變化。
“這是我們在監測患者能力方面取得的巨大進步，”德克薩斯大學M.D.安德森癌症中心胸腔腫瘤學家羅伊·赫布斯特評論道，他沒有參與這項工作。透過提供一種非侵入性的方法來跟蹤腫瘤細胞的數量和質量，該晶片“為個體化醫療和有效的治療提供了可能性，”他說。
對於美國每年診斷出的215,000名肺癌患者來說，對更好診斷工具的需求尤其迫切，託納的合作者，馬薩諸塞州總醫院胸腔腫瘤中心主任托馬斯·林奇說。在肺癌患者中，即使是小的活組織檢查也存在失血、感染以及在極少數情況下受影響肺部塌陷的風險。
赫布斯特警告說，這些發現需要在更大的臨床試驗和其他醫療中心得到驗證。在馬薩諸塞州總醫院，研究人員現在正在評估該晶片在乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌患者中測量癌症生長和治療反應的效果。
透過直接檢查血液中的癌細胞，CTC晶片也可能揭示新的治療靶點，並幫助確定轉移何時以及如何發生。託納認為，一旦該晶片在更大的臨床研究中證明了自己的價值，可能性將是無限的。他表示，未來，它可能成為一種篩查工具，用於發現早期癌症，甚至“可以用於年度體檢”。
癌症護理的個體化
癌症療法經常失敗，原因是不同個體之間存在基因差異。在個體化癌症護理中，醫生會根據每位患者癌症的特定特徵來定製治療方案。例如，結腸癌患者通常接受針對生長因子受體的抗體治療。雖然這種療法每月花費近10,000美元，可以延長生命並使一些患者感覺更好，但它僅對那些具有K-ras正常版本的患者有效，K-ras是一種對腫瘤生長至關重要的訊號蛋白的基因。因此，如果醫生在開出這些藥物之前檢查腫瘤中是否存在K-ras突變，他們就可以將護理導向那些會從中受益的人，從而使其他人免受治療的費用、麻煩和可能的副作用。E.S.
注 (2009年3月30日)：標題在釋出後進行了修改，以更正一個錯誤。