一、 MARS助力腫瘤療效和預后評估：

       循環腫瘤細胞（circulating tumor cell，CTC）是指在腫瘤形成和發展過程中，從實體腫瘤病變脫落并進入血流循環的腫瘤細胞。CTC是腫瘤發生發展的直接證據，真實反映了腫瘤負荷和特征，并可以提示療效及預后。

       相比于循環腫瘤DNA/RNA和腫瘤細胞來源外泌體，CTC還可進行RNA和蛋白組學的表達譜分析、體外細胞形態和功能研究以及信號共定位展示等，為個體化治療提供了堅實基礎。 

       在手術治療方面，LI等在可手術切除的NSCLC患者中發現，術前外周血和靜脈血CTC計數是治療失敗時間（time to failure of strategy，TFS）和OS的獨立危險因素，而術中首先離斷流出靜脈可減少腫瘤細胞的播散，改善NSCLC患者的生存結局。也有研究證實術前肺靜脈CTC陽性預示更高的疾病復發風險。一項納入200例胰腺癌患者的前瞻性CLUSTER研究提示，無論是否接受新輔助化療，術前CTC計數與胰腺癌術后復發顯著相關。因此，術前CTC檢測不僅可預測無疾病生存期，也為手術方式和術后治療方案的選擇提供依據。

       在化療方面，有研究報道晚期NSCLC患者化療后CTC數量下降與更長的PFS顯著相關，而治療前高CTC計數與更差的病理分期和更高轉移率相關。在乳腺癌中，新輔助治療前CTC陽性被認為是獨立預后因素，結合pCR有助于識別需治療干預的乳腺癌患者。SPARANO等 在Ⅱ~Ⅲ期HER2陰性接受術后輔助治療的乳腺癌患者研究中也發現，CTC與臨床復發率呈正相關。一項納入了430例接受化療的轉移性結直腸癌的前瞻性、多中心臨床研究也證實，治療前和治療過程中的CTC數量是轉移性結直腸癌患者PFS和OS的獨立預測因素。動態監測CTC數量變化對療效評估和預測預后具有重要作用。除CTC數量外，在轉移性前列腺癌中，CTC中不同雄激素受體（AR）剪切體也被證實與卡巴他賽療效相關。

       在放療方面，迄今最大規模的綜合了來自美國國家癌癥數據庫的1 697例和Ⅲ期SUCCESS研究的1 516例早期乳腺癌患者的研究發現，放療顯著延長了CTC陽性患者的局部無復發生存期（local recurrence-free survival，LRFS）和OS。Ⅲ期隨機CONVERT研究（NCT00433563）則證實了CTC數量預測接受放療局限期小細胞肺癌的療效。PREDICT-HN研究（NCT03491176）提示，在頭頸部腫瘤中，CTC聯合MRI能更好評估放療療效，并為后續放療劑量選擇提供依據。在局部晚期直腸癌中，CTC數量變化和CTC中胸苷酸合酶（TYMS）和切除修復蛋白RAD23同系物B（RAD23B）表達變化與接受新輔助同步放化療后的pCR相關，檢測CTC數量和TYMS、RAD23B表達的變化能夠預測局部晚期直腸癌患者對新輔助放化療療效，為下一步治療提供決策。由此可見，CTC不僅能夠預測放療療效，還可能為優化放療人群和放射劑量提供依據。

       在靶向治療方面，表達特定靶點CTC的變化能夠預測靶向治療療效。在41例接受培美曲塞聯合厄洛替尼的EGFR突變晚期NSCLC患者中，78%的患者在治療基線的外周血中檢測到CTC，且高水平CTC與不良預后相關；治療過程中，CTC水平下降與療效呈正相關。JIANG等 在232例一線接受EGFR-TKI治療的EGFR突變晚期NSCLC患者中證實，葉酸受體陽性CTC計數可用于動態監測和預測EGFR-TKIs療效和患者預后。PAILLER等通過FISH技術檢測18例ALK陽性的NSCLC患者CTC中的ALK重排情況，發現CTC與組織ALK重排具有較高的一致性，認為CTC可作為ALK陽性NSCLC的補充診斷，同時監測ALK抑制劑療效。新近研究還發現CTC可用于探索ALK抑制劑的耐藥機制。CTC不僅代表了腫瘤細胞的生物學和基因組學特性，而且反映了腫瘤的異質性。在納入19例ER+/HER2-乳腺癌患者的研究中發現，84％的患者在治療過程中獲得了表達HER2的CTC，隨后的功能學實驗發現，HER2+CTC增殖能力更強，且不依賴HER2通路；而HER2-CTC中Notch通路和DNA損傷通路被激活。之后也有研究報道HER2+CTC的轉移性HER2陰性乳腺癌患者能從HER2靶向治療中獲益。

       痛點：CTC的應用與分離技術發展密切相關。雖然CTC檢測具有方便、快捷、無創和可重復采樣等優勢，但是外周血中CTC數量非常少（轉移性乳腺癌中每106~108個有核細胞僅有1個CTC），通常需要富集之后再進行檢測或分析。以往因受限于提取和富集技術，CTC并未得到進一步研究和應用。

       解決：我們研發的MARS可以從復雜生物樣品（如全血，單采和骨髓）中以高精度，高回收率和高速度分離稀有的癌細胞。  MARS系統是建立在多物理原理的基礎上，嵌入了新的技術。MARS的聲學流體模塊從溶解的紅細胞碎片中分離白細胞，并減少白細胞樣本量。MARS的磁分離模塊通過免疫磁性捕捉目標細胞。免疫磁性可以陽性或陰性分離目標細胞，分離后完整的稀有癌細胞可以進行更好的下游分析，優選陰性富集。MARS系統通過控制射流的內置軟件進行操作，以實現自動從血液中分離出稀少的癌細胞，這大大減少了手動時間，并降低了人為去除紅細胞和白細胞可能發生的錯誤。我們已經開發了用多色流式分析，用MARS從全血中分離稀少的癌細胞方案。在實驗中，將培養的PC3細胞摻入全血，與熒光結合抗體和磁性粒子一起培育，然后通過MARS收集富集的PC3腫瘤細胞，并在流式細胞儀上進行分析。我們證明了腫瘤細胞最多可富集4個對數，從全血(R2=0.9855)中加標CTC 的平均回收率大于90%，全血樣品的處理量為10毫升/小時。

       統計CTC的數量是經FDA批準的預測癌癥患者預后的重要指標。CTC已被認為是一個可靠的預后指標，無論在手術、化療、放療、靶向治療及免疫治療過程中都顯示出了良好的療效和預后評估價值。

       MARS通過分離出CTC，可以實現對癌癥術后患者進行定期檢測，及時發現血液或骨髓中微量殘余癌癥細胞，及時進行干預治療，避免復發、轉移。

二、 MARS助力早期的腫瘤診斷：

       既往研究認為CTC的出現即提示腫瘤轉移的發生，然而2010年發表在J Clin Invest 的研究表明，在早期腫瘤患者外周血中也發現了CTC的存在?；诖?，2012年病理學年鑒不再認為血液中發現CTC僅提示腫瘤轉移的“前兆”。傳統的影像學檢查難以發現腫瘤早期病灶。當病灶＜1 cm時，CTC檢測有可能早于影像學或臨床表現發現腫瘤，因此CTC也可用于早期診斷。越來越多的研究也提示CTC不僅對早期腫瘤診斷具有重要的作用，而且與腫瘤分級和TNM分期也具有相關性。

       法國巴斯德醫院一項研究納入了168例慢性阻塞性肺?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）患者、42例吸煙者和35名健康人，研究發現168例COPD患者中CTC陽性的5例患者在隨訪的5年內均被診斷為肺癌?；诖隧椦芯拷Y果，LEROY等在法國21個研究中心開展了一項前瞻性、非隨機、多中心、雙盲AIR研究（NCT02500693），以期在肺癌高危人群（吸煙者、COPD患者等）中探討CTC對肺癌發生的預測作用。近年研究還發現具有特定核型或分子標記的CTC在腫瘤早期診斷中發揮了重要作用。一項納入136例新診斷的非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者、142例肺部良性疾病患者和32名健康受試者的臨床研究，通過陰性富集技術和FISH技術檢測8號染色體擴增型CTC，發現CTC數量能較好地區分NSCLC及肺部良性疾病患者。CTC中8號染色體的計數和非整倍性還在鼻咽癌早期診斷中有一定臨床意義。近期的一項研究在低劑量CT提示肺部結節的患者中，以組織活檢結果作為對照，通過檢測10q22.3/CEP10和3p22.1/3q29 FISH探針標記的CTC，與組織活檢相比，10q22.3/CEP10和3p22.1/3q29標記的CTC診斷肺癌的準確性為94.2%，敏感性為89.0%，特異性為100.0%。在乙肝相關肝細胞癌中，干細胞樣CTC對早期肝細胞癌診斷具有較高的敏感性（82.1%）和特異性（94.2%），并且能區分肝癌、乙肝和肝硬化。此外，CTC與其他腫瘤標志物聯合也有助于提高腫瘤早期診斷的準確性。一項納入155例前列腺癌患者的研究發現，PSA、CTC和12基因檢測平臺結合后，診斷的準確性達92.7%，CTC還與更高的Gleason評分和高風險相關。CTC與包含CCNE2、DKFZp762E1312、EMP2、MAL2、PPIC和SLC6A8的6基因檢測平臺相結合也有助于女性生殖系統腫瘤的早期診斷，聯合診斷宮頸癌的準確率達44%，對子宮內膜癌診斷準確率達64%，對卵巢癌診斷準確率為19%。

       目前隨著高通量測序技術和單細胞測序技術的出現，CTC全外顯子測序和單細胞測序將有助于更進一步揭示腫瘤異質性和腫瘤演進過程。