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現代醫學已能夠極大改善全球人口的生活質量。脊髓灰質炎、梅毒、肺結核或鼠疫等疾病幾乎已經根除，并且可以成功治療或治愈。下一個里程碑則是個性化醫療。這門新穎的學科針對的并非廣泛人群，而是專注于個體患者的診斷等。個性化醫療考慮的是個體患者的疾病模式、體質和性別以及這些因素對療法和藥物的影響。其總體目標是創建適合個體患者的療法，并在必要時根據疾病的進展情況進行調整和完善。

專業個性化治療的實現需要結合大量的現代技術。因此，通過流式細胞儀、DNA 測序和器官芯片的應用，可以設計出符合癌癥患者需求的療法。

流式細胞儀用于分析和診斷

流式細胞儀用于高通量細胞分析。細胞高速流過設備中的分析單元（例如電壓或熒光讀數）。通過記錄的電壓或光信號，可反映細胞形狀、結構、大小和/或顏色。因此，可借助細胞分選技術，識別和分離具有所需特性的細胞。

在分析癌癥患者血液中的循環腫瘤細胞 (CTC)方面，流式細胞儀受到特別關注。該設備可將CTC從患者血液中分離，因此可作為一種微創方案，替代操作復雜且具有侵入性的傳統活檢。液體活檢有望降低患者疼痛程度、總體風險及總成本。因原發腫瘤位置或患者體質問題而無法進行傳統手術時，可通過CTC來收集完整診斷所需的關鍵數據。

CTC于1869 年在癌癥患者的血液中首次發現，它通常來源于原發腫瘤，并會滲入到血流或淋巴系統中。即使是在疾病初期，在血液樣本中也能發現 CTC。每毫升全血中有數百萬個白細胞和數十億個紅細胞，而相比之下，CTC只有1-10 個，濃度極低，需要高度靈敏的流式細胞儀和細胞分選儀對其進行檢測和分離。

DNA測序和表征

對CTC進行檢測和分離后，下一步是表征。表征可以且必須深入到分子水平，甚至可對單個腫瘤細胞的 DNA 進行測序。下一代測序（NGS）用于快速生成可靠數據。

與傳統測序方法（如Sanger 測序）相比，NGS以大幅提升的高通量，對DNA片段的核苷酸序列進行記錄。通過DNA 序列，可獲得關于腫瘤類型、CTC 特異性突變的信息，從而實現疾病進展的特定預后并有助于治療設計。因此，NGS結合CTC是傳統侵入性活檢的可行替代方案。

器官芯片技術

下一步可能是器官芯片 (OOC) 技術的應用。OOC是細胞培養的高科技迭代技術。在培養皿中生長的傳統二維細胞培養物存在一個缺點：它們大多不同于組織和器官在體內的情況。為了令培養物更接近體內狀態，業界開發出了細胞3D培養。在3D培養物中，細胞可以向四面八方生長，同時創造出一個微環境，在該微環境下，細胞間和細胞基質間的相互作用接近于真實器官。為創建更真實的模型，亦必須考慮機械和化學應力和投入。如心臟、肺這樣的組織，只有在運動中才能實現目的。這種組織運動會在細胞和細胞外基質上產生剪力。例如，在 OOC 肺培養中，真空技術可用于創建與體內肺非常相似的運動模式。通過結合多種組織類型，甚至可以創建完整的人體芯片模型，從而準確地模擬和評估各療法的代謝和生理效應。因此，OOC 的使用不僅推動了個性化醫療領域的發展，還能減少研發中對動物試驗的需求。

借助傳感技術實現高精度

將上述技術結合到應用中，將迸發巨大潛力和無限可能。然而，上述所有技術在應用時面臨著相似的阻礙，而這些阻礙某種程度上反而源于這些技術的共同優勢——高精度。為了保證患者檢測出的結果可靠有效，必須對所有內部流程和參數進行精確定義、監控和控制。這些技術對精度要求高，有時又要求樣品量極小，因此需要先進的傳感器技術來監控各個過程。

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