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纳米NanoVelcro细胞技术在妊娠并发症诊断方面的应用

基于有力的新数据,一种称为纳米魔术贴NanoVelcro的细胞分离技术有望应用于胎盘植入性疾病PAS的临床诊断。

PAS,placenta accreta spectrum,是一组妊娠并发症,包括胎盘滋养层细胞植入、侵入或异常粘附到子宫肌组织中。

在本月初发表在《自然通讯》上的研究报告中,NanoVelcro技术的研究人员及其临床合作者证实,检测单个和聚集的循环滋养层细胞组合可以从正常对照组和前置胎盘等其他疾病中可靠的区分PAS,即使在当前诊断工具难以使用的妊娠早期。

NanoVelcro技术最初用于分离癌症患者的循环肿瘤细胞,是一种嵌入了纳米结构的微芯片,设计用于从混合样本中捕获和富集特定的靶细胞。

几年前,研究人员尝试用该技术作为无创性产前诊断的工具,证明胎盘来源的循环滋养层细胞可以从父母的血液样本中分离出来,用于染色体和其他基因检测。

NanoVelcro技术的发明者之一、加州大学洛杉矶分校教授Hsian-Rong Tseng本周表示,尽管NIPD的工作在转化为临床方面遇到了困难,但它吸引了孕产妇/胎儿医学领域的医生的注意,他们相信该平台可以提供更准确和及时的PAS诊断。

该研究的第一作者、加州大学洛杉矶分校的内科医生Yalda Afshar说,虽然治疗怀孕和分娩的临床医生不一定要为PAS而绞尽脑汁,但医生们还是显然需要更好、更早的诊断。

目前的PAS诊断工具包括超声和磁共振成像,但这些基于成像的方法是主观的,准确度取决于操作者。

核磁共振成像成本很昂贵,而且需要的专业知识,在资源环境不足的情况下很少可用。最近的人口研究表明,多达三分之二的PAS病例在分娩前未被诊断。

“我们知道产妇发病率和严重后果正在增加,”Afshar说,“产妇死亡率正在上升。在农村地区和资源贫乏地区尤其如此——没有副专业外科医生、血库等的中心…因此,我认为明显需要一种方法来改善护理。”她补充道:“与显著改善预后相关的两件事是尽早确定病因,并将患者送往专家中心。”


据Cedars-Sinai医学中心生殖内分泌学家和生育专家、该研究的另一位临床联合研究员Margareta Pisarska说,观察到的PAS的增加,这一部分原因是现在有越来越多的妇女晚孕。她说,一些生育治疗会增加PAS的风险,子宫手术也是如此。

“随着越来越普遍地看到这种情况,如果患者能够更成功地进行治疗,可能会改变游戏规则,因为目前,这种情况通常在分娩时才被诊断出来,这是一种非常不幸的情况。设施不一定为这种类型的妊娠、以及可能导致的严重发病率做好准备。”

由Afshar领导团队开始验证一个假设,即用NanoVelcro技术分离的用于胎儿诊断的循环滋养层细胞可以作为PAS的指标。

在他们早期的实验中,研究小组不仅在PAS病例中发现了更高水平的循环滋养层细胞,cTB,而且还发现滋养层细胞聚集在一起。

他们重新调整了NanoVelcro技术,除了分离单个cTB外,还保留了这些细胞团或细胞聚集体。

研究人员使用优化的芯片分析了168名孕妇的样本,这些孕妇分为临床确诊的PAS、前置胎盘或正常胎盘。另外15名未怀孕的健康女性捐赠者作为对照。

研究结果显示,PAS参与者的单个cTB和集群cTB数量明显高于非PAS参与者。

单一cTB在大多数孕妇中存在,PAS、前置胎盘和正常胎盘的检出率分别为98%、85%和86%。与前置胎盘组和正常胎盘组相比,PAS中聚集性cTB的存在在统计学上显著更高。超过85%的PAS病例显示聚集性cTB,而前置胎盘和正常妊娠分别为20%和14%。

研究人员随后进行了统计分析,发现单一CTB和集群CTB都独立地对预测PAS做出贡献。他们利用这些发现建立了一个逻辑回归模型,该模型在应用于独立样本集时显示出较高的准确性。总的来说,他们计算出的阳性预测值约为84%,阴性预测值为92%。

根据该研究显示,NanoVelcro技术即使在妊娠早期的个体样本中也表现良好,这一事实尤其令人鼓舞。

尽管其他细胞分离系统已被用于检测和分析胎儿或胎盘细胞,但该研究小组是第一个将NanoVelcro技术应用于胎盘植入诊断的。

作者提醒说,目前的结果受到研究规模小的限制。

“我们现在正在积极进行一项更大规模的临床研究,以便通过严格的系统统计设计,在更大的队列中验证这一点,”Afshar说,”但我们所展示的是非常可靠的试点数据,值得继续研究,”她补充道。

即使该方法得到更彻底的验证,早期和更明确的PAS检测所带来的好处仍有待证实。

未来研究的另一个领域可能是cTB作为胎盘侵袭进展的读数的潜力。这些细胞数量的变化可能表明PAS恶化情况。目前的研究暗示了这一点,有三个人在PAS的早期阶段没有出现成簇的cTB,但未来的研究将需要测试这种可能性。


什么是NanoVelcro技术?

NanoVelcro技术原理


a. 采用有anti-EpCAM涂层的纳米硅线基质SiNS,可以增强细胞捕获能力。

b. 有anti-EpCAM涂层、但表面平滑的硅材质,捕获能力弱。

c. 将anti-EpCAM移植到SiNS, 使其具有识别特性,捕获特定细胞。

d和e. 扫描电子显微镜图像, 利用SiNS材料的NanoVelcro技术捕获的MCF7细胞和前列腺癌细胞CTC


NanoVelcro纳米技术原理图

图1. NanoVelcro纳米技术原理图


参考文献

Circulating trophoblast cell clusters for early detection of placenta accreta spectrum disorders

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