液体活检是一种从体液中获取肿瘤信息的突破性技术，它以非侵入性的方式成为癌症诊断、预后和监测的重要手段，为精准医疗提供支持。液体活检中关键的生物标志物包括循环肿瘤细胞（CTC）、循环肿瘤DNA（ctDNA）、微小RNA（miRNA）和循环肿瘤外泌体（exosome）。然而，传统液体活检的检测方法，如流式细胞术、免疫分析、基于聚合酶链式反应（PCR）的方法和基于二代测序（NGS）的方法等，具有费时、费力，且不能反映肿瘤细胞异质性的限制。
近年来，基于液滴的微流控芯片已成为一种强大的工具，具有高通量、低污染、高灵敏度和单细胞/单分子/单外泌体分析能力等优势，在液体活检领域显示出巨大潜力。
图1 液滴微流控芯片在用于癌症诊断的液体活检中的应用研究进展
近期，香港理工大学杨莫教授团队在Droplet期刊上发表题为“Recent advances in droplet-based microfluidics in liquid biopsy for cancer diagnosis”的综述文章（封面文章），全面概述了液滴微流控芯片在多种癌症生物标志物检测中的关键原理、技术创新和典型应用，强调了液滴微流控技术在液体活检中的变革性影响，并提出了该领域当前面临的挑战和对未来的展望。
首先，该综述概述了液滴微流控芯片的基本原理，重点介绍了液滴生成技术、操纵方法及其在生物分析中的优势。其次，该文章分别深入探讨了四种生物标志物的特征及其传统检测方法的局限性，并重点介绍了基于液滴的微流控芯片在增强这些生物标志物的检测和分析方面的作用。例如，液滴微流控芯片在CTC检测中可以实现单细胞的基因组分析、转录组分析、蛋白质组分析和代谢分析（图2），在ctDNA和miRNA检测中可以实现单分子分析、多重检测并最大限度地减少样品消耗（图3），在循环肿瘤外泌体检测中可实现单囊泡、多重分析以及外泌体的功能测定等（图4）。
图2 液滴微流控芯片用于CTC的液体活检
图3 液滴微流控芯片用于ctDNA和miRNA的液体活检
图4 液滴微流控芯片用于循环肿瘤外泌体的液体活检
最后，作者对液滴微流控芯片在液体活检中目前面临的挑战提出前瞻性的展望，尽管样本复杂性、检测灵敏度、标准化和成本等挑战仍然存在，但通过多组学分析、多平台集成、单细胞检测、高通量数据分析等策略可以克服这些困难，这将为液滴微流控芯片在液体活检癌症诊断中带来广阔的应用前景。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/dro2.92
延伸阅读：
《即时诊断应用的生物传感器技术及市场-2022版》
《DNA测序技术及市场-2022版》
《循环DNA/RNA专利全景分析-2021版》
《循环肿瘤细胞（CTC）分选和检测专利全景分析-2020版》
《癌症诊断初创公司调研-2020版》
