癌症患者血液样本的成千上万细胞中可能存在单一循环的肿瘤细胞。这些肿瘤细胞可对癌症治疗提供有价值的信息，帮助医生决定如何治疗病人，但这些细胞极其难以发现。

 

Love拿着一个Hidde Ploegh实验室开发的类似于小冰格的微流器件，这种器件为每个细胞都提供了单独的腔室。Love和Ploegh设计的这个器件可用于分离多个独立细胞，并同时测量每个细胞分泌的抗体以及其他蛋白质。图片来源：Dominick Reuter

MIT化学工程副教授、MIT Koch综合癌症研究所（MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research）成员J. Christopher Love设计出了可分离和分析这些令人难以置信的罕见细胞的微型器件。对于这样的器件，他试图回答循环肿瘤细胞以及其他罕见细胞的基本生物学问题，比如以不同方式应对感染的免疫细胞。

“微型技术非常适合用于识别这样的罕见细胞，而且也适合于分析细胞如何与我们看到的整个种群相吻合。”Love说，“这两项对于理解生物学而言是很重要的。”

“纳米技术和生物技术的界面”（“The interface of nanotechnology and biology”）

Love从小就想成为一个科学家。在Dallas长大的他二年级时开始参与科学博览会，并加入一个宇航员项目。从小学开始，他参与了一个称为头脑奥德赛（Odyssey of the Mind）的全国性比赛，在那里学生们设计和建造机器人车辆来执行某些任务。

一直持续到他的家庭搬到Virginia，接着他进入位于Alexandria的磁石学校Thomas Jefferson科学技术高中（Thomas Jefferson High School for Science and Technology）。高中阶段，他经常在下午与MITRE Corporation正在研究纳米电子器件最初方法的科学家一起。

“回到1994-95年，纳米技术的想法真的仅仅是崭露头角。”Love说，“那仍然是很新的。”

在MITRE的工作经验表明他想要一个什么样的研究生涯，并促使他选择了本科专业——化学。

“通过解决纳米技术问题，我认为化学式许多领域核心问题的焦点。不管是组成固态电子器件的材料还是正在思考的分子电子学，化学似乎都处于核心地位。”他这样说。

在弗吉尼亚大学（University of Virginia）念本科时，Love合成了具有精确结构的聚合物，这些聚合物具有许多有趣的材料性能。他决定想要走的学术道路，选择去哈佛大学（Harvard University）念研究生，跟随从事电子及其他应用的纳米结构组装的George Whitesides研究物理化学。

“在那个时候，21世纪初，完成了很多纳米技术和生物技术的交叉工作，并试图解释如何使用这些小结构与生物系统进行相互作用，无论是采用传递力还是其他刺激细胞的直接方式，或者是采用电接触。”Love如是说。

他觉得真正进入这一研究领域，他将需要学习更多的生物学知识，随后他跟随哈佛医学院（Harvard Medical School）的Hidde Ploegh完成了博士学位并从事博士后研究，Hidde Ploegh目前是Whitehead研究所（Whitehead Institute）的成员。在Ploegh实验室，Love从事刺激细胞微流通道的设计，接着对细胞进行成像，观察它们如何响应。

一天下午，谈论到为什么很难刺激免疫细胞来产生某些类型的抗体时，Love和Ploegh勾勒出了一种新型微型系统的设计，这种系统可用于分离许多独立的细胞，并同时对每个细胞分泌的抗体和其他蛋白质进行测量。

他们设想的器件类似于微型冰格，为每个细胞提供了单独的腔室。他们利用这些格子还开发了一种称为微刻的工艺，同时捕获成千上万的单个细胞，测量每个细胞的分泌物。

寻求答案（Pursuing answers）

2007年，Love在MIT成立了自己的实验室，拥有研究人类疾病相关的一系列问题的先进技术，包括癌症在内。与Broad研究所（Broad Institute）进行密切合作，同时他也是其中的一名准会员，Love已经可以有效的分离循环肿瘤细胞，并对其进行基因组测序，解释在原发肿瘤位点与癌细胞的不同之处。

“癌症超过90%的死亡率来自于转移性疾病，而我们测序的转移性肿瘤基因组数量远低于原发肿瘤数量。”Love如是说。

转移性肿瘤细胞的基因组测序为监测患者肿瘤对化疗药物的反应提供了可能，从而制定治疗计划。Love及其同事还采用这种方法试图预测个体患者的细胞对新型免疫疗法药物进行怎样的响应，补充人体自身免疫系统，攻击肿瘤。

“这些治疗仍然很贵，开始治疗之前很难知道患者是否会有反应。我们试图找出是否可帮助确定患者对此更有反应可能。”他这样说。

Love还利用这种微技术研究细胞如何应对HIV感染。特别是，他的实验室正在分析黏膜免疫细胞的反应，比如女性生殖道中的免疫细胞似乎不同于血液细胞中的免疫细胞。这个认识可能有助于科学家更好的设计诱导黏膜组织保护性反应的疫苗，提供更好的免疫。Love说。

“对于那些已经感染HIV的女性，关于免疫系统如何响应局部黏膜表面感染，我们仍然有很多不解之处。”Love说，“这项研究将会继续下去，但已经明确的是这些细胞具有不同于血液中细胞的特性，值得进一步表征。”

新材料在线编译整理——翻译：菠菜    校正：摩天轮