用開源碼雷射轟出無數微小細胞「散兵坑」,研究腫瘤轉移

作者 | 發布日期 2016 年 02 月 05 日 15:36 | 分類 3D列印 , 醫療科技 follow us in feedly

腫瘤研究中很重要的一個項目是研究腫瘤轉移,了解腫瘤如何轉移,才能開發出對付的方式,不過,要研究腫瘤轉移,得先有研究對象,那就是超微小的腫瘤細胞團,在過去,要準備這樣的細胞團得耗用大量人力,因此成本也居高不下,當需要大規模實驗時更是人仰馬翻,如今研究人員們有了新救星,萊斯大學研究團隊應用開源碼雷射技術,可望將製造微小腫瘤細胞團的成本降低 9 成,並能大量生產。



近來研究發現,癌症病人身上可能有無數個微小腫瘤細胞團在全身到處流竄,不過其中大多數都不活躍,只有少數會變成轉移的腫瘤,到底是何種環境才會讓原本大多不活躍的腫瘤細胞團「定居」下來並且長成轉移腫瘤?要解開這個謎題,就得用大量的微小腫瘤細胞團來研究,把它們置於各種不同環境中,看看反應如何。

實驗所需的微小腫瘤細胞團大約含 50 到 100 個細胞,過去要準備腫瘤細胞團,研究者得用滴管一滴滴的吸起細胞滴在培養皿上,這個做法十分勞力密集,而且因為是人手操作,滴出來的成品變數很大,產量也很小,當某些大規模實驗需要數千個細胞團時,傳統做法根本不切實際。

比較有效率的辦法是,一口氣把腫瘤細胞塗到上頭有無數微小小洞的培養皿上,這些微小小洞成為細胞的「散兵坑」,一個蘿蔔一個坑,之後單一細胞在坑裡頭長成微小細胞團,如此一來就能一口氣製備數千個微小細胞團,不過,雖然目前已經有市售的打洞培養皿,價格卻相當昂貴,且洞的形狀大小只有固定幾種,但實驗有時需要各種不同形狀大小的洞,受到市售品項的限制,造成製備微小細胞團不易。

 

在 Github 上分享開源碼專案

萊斯大學生物工程學研究團隊決定自力救濟,找來一具二氧化碳雷射,這具雷射平時主要用來燒刻獎盃、珠寶、玩具、壓克力或是其他商品,團隊改寫開源碼軟體來控制這具雷射。團隊發現,可以用微秒雷射脈衝在聚二甲基矽氧烷(PDMS)基板上打出錐形的小洞,這種兼錐形狀的小洞非常利於讓癌細胞掉到洞底,很容易製備小細胞團;聚二甲基矽氧烷又稱有機矽,特性是透明、惰性、無毒、不易燃,常用於生物微機電系統、隱形眼鏡等,對細胞沒有毒性,因此適合用來培養細胞團。

當脈衝雷射橫掃過基板表面時,就像是機關槍掃射一樣,會自動打出一個個固定間格的「彈孔」,用這種方式,只要 30 美元成本就能打出 10 萬個小洞,是過去成本的十分之一,此外,若想改變洞的深度與錐形的形狀,只消調整雷射的輸出功率,以及脈衝的時間間格即可,輔以電腦模擬事先分析,很容易根據實驗的需求打造出所需要的小洞。

研究團隊也不藏私,將所使用的軟體,於雲端版本管理平台 Github 上分享其開源碼專案,讓全世界所有有需求的實驗室都能下載使用;另一方面,針對缺乏足夠技術能力,不知如何使用該軟體,或是沒有能力購買並改裝雷射的實驗室,研究團隊則以 3D 列印做出一組布滿錐形針的聚氨酯模子,需要的實驗室,取得這個「針山」模子後,把矽膠倒上針山,就能做出有無數錐形小洞的基板。

研究團隊如此無私分享,可說對人類的醫療研究貢獻良多,也期望他們的苦心,能夠協助全球各國的其他研究者,更快解開腫瘤轉移的秘密。

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