Nanoparticle‐Mediated Binning and Profiling of Heterogeneous Circulating Tumor Cell Subpopulations

Abstract

The analysis of circulating tumor cells (CTCs) is an important capability that may lead to new approaches for cancer management. CTC capture devices developed to date isolate a bulk population of CTCs and do not differentiate subpopulations that may have varying phenotypes with different levels of clinical relevance. Here, we present a new device for CTC spatial sorting and profiling that sequesters bloodborne tumor cells with different phenotypes into discrete spatial bins. Validation data are presented showing that cancer cell lines with varying surface expression generate different binning profiles within the device. Working with patient blood samples, we obtain profiles that elucidate the heterogeneity of CTC populations present in cancer patients and also report on the status of CTCs within the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT).

Near-Infrared Light-Responsive Hydrogel for Specific Recognition and Photothermal Site-Release of Circulating Tumor Cells

“…14,15 The other one is tumor heterogeneity, which origins from the difference between CTCs themselves, such as epithelial-mesenchymal transition (EMT) <-> mesenchymal-epithelial transition (MET) and size overlapping with WBCs. 16,17 Therefore, it is urgently needed to develop a system capable of highly efficient capture and site-release of individual CTCs while keeping their viability and primitiveness.…”

Profilierung zirkulierender Tumorzellen mit Apparaturen und Materialien der nächsten Generation

“…[83][84][85] CTCs,d ie mit magnetischen und mit anti-EpCAM-Antikçrpern beschichteten Nanopartikeln markiert sind, kçnnen entsprechend der Menge an einem Oberflächenantigen sortiert werden, von dem bekannt ist, dass es während der EMT abnimmt. Das Einfangen der Zellen mit Nanopartikeln funktioniert wegen der großen Zahl von Bindungsereignissen, die an der Oberfläche mçglich sind, gut;imkonkreten Fall stellt allerdings die geringe magnetische Suszeptibilität der Partikel eine Hürde dar.D aher wurden in den Chips X-fçrmige Mikrostrukturen erzeugt, durch die Regionen niedrigen Flusses entstehen (Abbildung 5B).…”

“…Mit diesem Ansatz lassen sich niedrige Zahlen von Tu morzellen mit ausgezeichneter Sensitivität aus dem Blut gewinnen;a ußerdem wurde der Nachweis geführt, dass Krebszellen mit wechselnder Expressionshçhe von EpCAMeffizient getrennt werden. [83] Die Analyse von Proben von Prostatakrebspatienten ergab,d ass diese Anordnung verwendet werden kann, um die Heterogenität in CTCs effektiv zu profilieren, indem man mehrere unterschiedliche Marker nutzt, und dass der Grad der EMT in CTCs von Patienten damit aufgeklärt werden kann. Mit diesem Chip kann man auch CTCs in Tiermodellen von Krebs verfolgen und so eine Mçglichkeit erçffnen, um die Dynamik der EMT besser zu verstehen (Abbildung 5D).…”

Designing a multicolor long range nanoscopic ruler for the imaging of heterogeneous tumor cells

“…Despite the huge advances in cancer treatment and diagnosis, due to the tumor heterogeneity, cancer is the second leading cause of death for human being in our world 1–4 . Conventional therapies are often failure due to the persistence of cancer stem cells (CSCs) with cancer epithelial cells in tumor environment 4–7 .…”

“…Conventional therapies are often failure due to the persistence of cancer stem cells (CSCs) with cancer epithelial cells in tumor environment 4–7 . CSCs are heterogeneous subpopulation of rare cells within cancer tumors, which exhibits extensive self-renewal and they account for tumor growth, invasion and metastasis 8–10 .…”