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Detection of Circulating Tumor Cells in Breast Cancer Patients Using a Novel Microfluidic and Raman Spectrum Device

2020年1月19日 更新者:Yuan Shifang、Xijing Hospital

Detection and Analysis of Circulating Tumor Cells (CTCs) in Patients With Breast Cancer Using a Novel Microfluidic and Raman Spectrum Device

Circulating tumor cells (CTCs) in peripheral blood originate from breast cancer (primary and metastatic lesions) shedding. Utilization of CTCs as novel and noninvasive tests for diagnosis confirmation, therapy selection, and cancer surveillance is a rapidly growing area of interest. In this project, the investigators will explore a novel detection technology of circulating tumor cells in breast cancer using novel Microfluidic and Raman Spectrum Device. The primary objective is to demonstrate that the CTC assay counts technology can distinguish between healthy subjects and malignant breast cancer subjects. The secondary objective is to demonstrate that the CTCs detection technology can evaluate the efficacy of chemotherapy and neoadjuvant chemotherapy, as well as dynamic treatment monitoring and prognosis evaluation.

調査の概要

詳細な説明

Circulating tumor cells (CTCs) are a new type of breast cancer molecular marker. CTCs in peripheral blood originate from breast cancer (primary and metastatic lesions) shedding. Utilization of CTCs as novel and noninvasive tests for diagnosis confirmation, therapy selection, and cancer surveillance is a rapidly growing area of interest. At present, there is a great challenge to create an effective platform that can isolate these cells, as they are extremely rare: only 1-10 CTCs are present in a 7.5mL of a cancer patient's peripheral blood. The majority of the CTC capture methods are based on EpCAM expression as a surface marker of tumor-derived cells. However, EpCAM protein expression levels can be significantly down regulated during cancer progression as a consequence of the process of epithelial to mesenchymal transition. Although many technologies have been reported to achieve the capture and counting of CTCs, these methods study little information of cells and limited biological information can be obtained, leading to a lack in clinical diagnosis.

Microfluidics has demonstrated great potential as an effective technique for the medical and biological sciences. Inspired by the bed topography in river meanders, here, the investigators report a novel river meander-like cross-section in helical microchannels for size-based inertial focusing and enrichment, aiming to realize more functional geometries as well as reduce the extensive laborious requirement in traditional fabrication process. This device can facilitate particle focusing at a larger scale than traditional channels. Compared to the circular, rectangular and trapezoidal channels, the river meander-like microfluidic channel can successfully realize 26 μm particle focusing with a thinner focusing band in a shorter channel length. Also, in a single test, this structure can achieve 85.4% recovery and the enrichment ratio of 1.86 of spiked MDA-MB-231 cells in the whole blood, overcoming the dependence on traditional cell manipulation microfluidic devices. These results indicate that this river meander-like microfluidic chip has the great potential of size-based cell/particle sorting and enrichment for clinical application. Meanwhile, Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has such advantages as high sensitivity, flexible excitation wavelength, high spectral resolution, non-invasiveness to biological samples, resistance self-fluorescence, photobleaching, etc., which is considered as a promising and powerful real-time detection technology for unlabeled cells. But SERS spectrum of cell contains information about different molecules, so it usually requires complex data interpretation. Therefore, the application of Raman spectroscopy combined with chemometrics in biological problems has attracted more and more attention. However, analysis result of chemometrics can be influenced by the complex background of Raman spectroscopy. Therefore, a pre-processing is needed to remove these influencing factors.

Based on these previous work, the investigators have developed a novel technology for the detection of CTCs of breast cancer. The detection platform constructed by the combination of microfluidic chip and surface-enhanced Raman spectroscopy is used to detect the blood sample of the subject, obtain the high quality of breast cancer circulating tumor cells from the aspects of cell specificity, surface structure and molecular activity of surface-enhanced Raman spectrum information, and extract the characteristics of different breast cancer circulating tumor cells by related signal feature extraction methods, establish a standard surface-enhanced Raman spectral feature database for the main types of breast cancer circulating tumor cells.

This technology aims to build a platform allowing for cell detection, synthesize particles for surface plasmon Raman enhancement, fabricate microfluidic devices, study the collection and analysis of the Raman spectra of CTCs, establish the database of CTC Raman spectra and develop the evaluation method of the biological detection. The primary objective is to demonstrate that the CTC assay counts technology can distinguish between healthy subjects and malignant breast cancer subjects. The secondary objective is to demonstrate that the CTCs detection technology can evaluate the efficacy of chemotherapy and neoadjuvant chemotherapy, as well as dynamic treatment monitoring and prognosis evaluation.

研究の種類

観察的

入学 (予想される)

120

連絡先と場所

このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。

参加基準

研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。

適格基準

就学可能な年齢

20年~70年 (大人、高齢者)

健康ボランティアの受け入れ

いいえ

受講資格のある性別

女性

サンプリング方法

確率サンプル

調査対象母集団

Breast cancer patients

説明

Inclusion Criteria:

  • All subjects need to sign the informed consent form.
  • Age of at least 20 and at most 70 years.
  • Cancer group subjects with pathology report confirmed to be malignant.
  • Chemotherapy is necessary before or after surgery.
  • Control group need to have mammogram /ultrasound results category1-3.
  • Patients must be available for and compliant to treatment and follow-up.

Exclusion Criteria:

  • Not willing to sign the informed consent form.
  • Pregnant or lactating patients.
  • Prior or concomitant secondary malignancy.
  • Any other serious medical pathology, such as congestive heart failure.
  • Other condition which may affect the CTC results.
  • Males.

研究計画

このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。

研究はどのように設計されていますか?

デザインの詳細

  • 観測モデル:コホート
  • 時間の展望:見込みのある

コホートと介入

グループ/コホート
介入・治療
Breast cancer Group
The biopsy result is breast cancer.
Detection of Circulating Tumor Cells

この研究は何を測定していますか?

主要な結果の測定

結果測定
メジャーの説明
時間枠
The level of CTC markers in breast cancer patients' peripheral blood
時間枠:19 Months
The counts and analysis of CTC of peripheral blood in breast cancer group and healthy control group.
19 Months

二次結果の測定

結果測定
メジャーの説明
時間枠
The change of CTC markers in breast cancer patients' peripheral blood during chemotherapy and Neoadjuvant chemotherapy
時間枠:17 Months
The counts and analysis of CTC in patients' peripheral blood during chemotherapy and Neoadjuvant chemotherapy in different periods.
17 Months

協力者と研究者

ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。

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協力者

捜査官

  • 主任研究者:Shifang Yuan, Ph.D、Xijing Hospital

出版物と役立つリンク

研究に関する情報を入力する責任者は、自発的にこれらの出版物を提供します。これらは、研究に関連するあらゆるものに関するものである可能性があります。

一般刊行物

研究記録日

これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。

主要日程の研究

研究開始 (予想される)

2020年1月1日

一次修了 (予想される)

2021年7月1日

研究の完了 (予想される)

2022年12月1日

試験登録日

最初に提出

2019年12月31日

QC基準を満たした最初の提出物

2020年1月19日

最初の投稿 (実際)

2020年1月23日

学習記録の更新

投稿された最後の更新 (実際)

2020年1月23日

QC基準を満たした最後の更新が送信されました

2020年1月19日

最終確認日

2020年1月1日

詳しくは

本研究に関する用語

個々の参加者データ (IPD) の計画

個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?

いいえ

医薬品およびデバイス情報、研究文書

米国FDA規制医薬品の研究

いいえ

米国FDA規制機器製品の研究

いいえ

米国で製造され、米国から輸出された製品。

いいえ

この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。

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