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在血液中尋找循環腫瘤細胞（CTC），是一個典型的「訊號極微弱、雜訊極巨大」的工程問題。

一毫升血液裡有數十億個血球，而 CTC 可能只有個位數。

過去數十年，學界主要用「抗體」來解這個題目：既然癌細胞表面有特定蛋白質，那就用對應的抗體去把它黏出來。

問題是，癌細胞會變。

本文介紹另一條路線：不看細胞的「表面特徵」，只看它的「物理特徵」。

延伸閱讀：什麼是CTC循環腫瘤細胞？一篇看懂液態切片的科學原理

為什麼抗體會失效？癌細胞的「易容術」

依賴抗體的方法，原理像是拿著一張照片在人群中找特定對象。

照片上的特徵，通常是一種叫做 EpCAM 的上皮細胞黏附分子。

但腫瘤生物學的研究指出，具侵襲性與轉移潛力的癌細胞，可能會經歷「上皮-間質轉化」（Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT）。

在這個過程中，細胞會下調 EpCAM 的表現。用比喻來說，就是把制服脫掉了。

於是，依賴抗體辨識的技術，可能較難偵測到這些已經改變外觀的細胞。而這些細胞，恰恰是學界最想觀察的一群。

換一條路：用物理特性分流

如果不看表面標記，還能看什麼？

答案是細胞的「體型」與「硬度」。

異常細胞在物理特性上，通常比正常紅血球、白血球更大、也更硬。

這個差異很小，但在特定的流體環境下，可以被放大成可分離的差異。

慣性微流體：讓細胞自己站到定位

Labyrinth（迷宮）晶片是這條路線的一個代表性設計，源自美國密西根大學 Sunitha Nagrath 教授實驗室。

它的核心不是過濾網，而是一段被壓縮在微小晶片中的長流道，並刻意設計了「長迴路與銳角」（Loops and Corners）的幾何結構。

當血液以特定流速通過這些彎道時，會產生兩種物理力量：

1. 慣性升力（Inertial Lift Forces）：將細胞推向流道中的特定平衡位置。細胞的大小不同，平衡位置就不同。
2. 迪恩渦流（Dean Vortex Flow）：在彎道處產生的二次流，像離心機一樣對細胞進行橫向推擠。

兩種力量交互作用，細胞會依照自身的大小與剛性「自動分流」到不同的流道位置。

原圖請見：原文網址

56 個銳角做的事

在這個設計中，血液會經過數十個特殊的銳角轉彎。

• 紅血球、白血球（較小、較軟）：在轉彎處受到較劇烈的擾動，被推向流道兩側，導向廢液出口。
• 目標細胞（較大、較硬）：被穩定保留在流道的特定位置，流向收集出口。

整個過程不使用化學試劑、不依賴抗體，也不需要外加的鞘流（sheath-free）。

這條路線的研究優勢與限制

在實驗室條件下，物理分離方法展現出幾個特點：

• 不依賴特定標記：理論上可捕捉不同型態的細胞，包含已發生表面特徵改變者。
• 保留細胞活性：分離過程相對溫和，細胞未被固定或擠壓，可供後續進行基因定序或其他細胞層級的分析。
• 不易阻塞：由於流道寬度遠大於細胞，不像篩網式過濾會有孔隙堵塞的問題。

需要說明的是：以上為實驗室條件下的觀察結果，不等同於臨床效能。這類技術目前仍以學術研究與臨床試驗為主，尚未納入台灣的常規癌症篩檢指引。

技術世代的脈絡

從研究方法的演進來看，CTC 分離技術大致可分為三個階段：

三種原理各有適用情境與限制，並非後者全面取代前者。免疫磁珠法仍是目前臨床上最早取得法規認證、累積證據最多的方法。

目前的研究進展

在小規模的臨床研究中，這類物理分離方法被用於觀察非小細胞肺癌等實體腫瘤患者的血液樣本，研究者也回報能觀察到 EpCAM 陰性的細胞，以及數顆細胞黏附在一起的「細胞團塊」（clusters）。

細胞團塊之所以受到關注，是因為臨床研究指出它們的轉移潛力可能高於單顆細胞。

不過這些都是小樣本、特定癌別的初步結果。從「實驗室可行」到「臨床可用」，中間還需要更大規模、更長期的驗證。

參考文獻

1. High-Throughput Microfluidic Labyrinth for the Label-free Isolation of Circulating Tumor Cells, Cell Systems, 2017.
2. Microfluidic-Based Technologies for CTC Isolation: A Review of 10 Years of Intense Efforts towards Liquid Biopsy, PMC, 2022.
3. High-Throughput Label-Free Isolation of Heterogeneous Circulating Tumor Cells and CTC Clusters from Non-Small-Cell Lung Cancer Patients, Cancers (MDPI), 2020.
4. Strategies for enrichment of circulating tumor cells, PMC, 2025.
5. Dissemination of Circulating Tumor Cells in Breast and Prostate Cancer, Oxford Academic, 2025.

文章聲明

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本文為與 BloodScan Biotech 奇技生命科技採訪後，撰寫之科普內容，與任何檢驗業者皆無贊助、廣告或對價關係。

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• 非醫療廣告：本文僅為生物醫學技術之科普介紹，非醫療服務或醫療器材廣告。
• 不具診斷效力：文內提及之技術屬研究階段工具，不能取代病理切片或影像診斷。
• 研究數據限制：文中引用之數據來自實驗室及小規模研究報告，不代表一般臨床效能。
• 就醫指引：若您有任何健康疑慮或癌症篩檢需求，請務必前往合格醫療院所，諮詢專業醫師進行評估。

延伸閱讀

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本文作者： Tim｜GymNomad健身遊牧站長

8年肌力與體能訓練教練經驗，專長為新手建立動作控制與矯正性訓練、銀髮族肌力訓練。和善親切的外表下擁有敏銳的觀察力，及對學員訓練動作高標準的嚴格要求。比起舉起大重量，更重視身體正確的結構排列、動作出力時肌肉骨頭關節順序，自然達到健康強壯的目的。

擁有個人教練及企業團體課程教練經驗，擅長與各類型客戶溝通。藉由過去職場帶領團隊中培養的Coaching技巧，在訓練及生活中面面俱到地解決客戶的疑難雜症。