Liquid biopsy holds promise towards practical implementation of personalized theranostics of cancer. In particular, circulating tumour cells (CTCs) can provide clinically actionable information that can be directly linked to prognosis or therapy decisions. In this study, gene expression patterns and genetic mutations in single CTCs are simultaneously analysed by strategically combining microfluidic technology and in situ molecular profiling technique. Towards this, the development and demonstration of the OPENchip (On-chip Post-processing ENabling chip) platform for single CTC analysis by epithelial CTC enrichment and subsequent in situ molecular profiling is reported. For in situ molecular profiling, padlock probes that identify specific desired targets to examine biomarkers of clinical relevance in cancer diagnostics were designed and used to create libraries of rolling circle amplification products. We characterize the OPENchip in terms of its capture efficiency and capture purity, and validate the probe design using different cell lines. By integrating the obtained results, molecular analyses of CTCs from metastatic breast cancer (HER2 (ERBB2) gene expression and PIK3CA mutations) and metastatic pancreatic cancer (KRAS gene mutations) patients were demonstrated without any off-chip processes. The results substantiate the potential implementation of early molecular detection of cancer through sequencing-free liquid biopsy.

中文翻译：

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OPENchip：用于单循环肿瘤细胞中基因表达分析和致癌突变检测的片上原位分子谱分析平台。

液体活检有望实现癌症个性化治疗学的实际实施。特别地，循环肿瘤细胞（CTC）可以提供可直接与预后或治疗决策相关的临床可行信息。在这项研究中，通过策略性地结合微流体技术和原位分子谱分析技术，同时分析了单个CTC中的基因表达模式和遗传突变。为此，报道了通过上皮CTC富集和随后的原位分子谱分析进行单CTC分析的OPENchip（片上后处理启用芯片）平台的开发和演示。对于原位分子谱分析，设计用于识别特定目标靶标以检查癌症诊断中临床相关生物标志物的挂锁探针，并将其用于创建滚环扩增产物文库。我们根据捕获效率和捕获纯度对OPENchip进行表征，并使用不同的细胞系验证探针设计。通过整合获得的结果，证明了转移性乳腺癌（HER2（ERBB2）基因表达和PIK3CA突变）和转移性胰腺癌（KRAS基因突变）患者的四氯化碳的分子分析没有任何芯片外过程。该结果证实了通过无测序液体活检可以早期实施癌症分子检测的潜力。我们根据OPENchip的捕获效率和捕获纯度对其进行表征，并使用不同的细胞系验证探针设计。通过整合获得的结果，证明了转移性乳腺癌（HER2（ERBB2）基因表达和PIK3CA突变）和转移性胰腺癌（KRAS基因突变）患者的四氯化碳的分子分析没有任何芯片外过程。该结果证实了通过无测序液体活检可以早期实施癌症分子检测的潜力。我们根据OPENchip的捕获效率和捕获纯度对其进行表征，并使用不同的细胞系验证探针设计。通过整合获得的结果，证明了转移性乳腺癌（HER2（ERBB2）基因表达和PIK3CA突变）和转移性胰腺癌（KRAS基因突变）患者的四氯化碳的分子分析没有任何芯片外过程。该结果证实了通过无测序液体活检可以早期实施癌症分子检测的潜力。对转移性乳腺癌（HER2（ERBB2）基因表达和PIK3CA突变）和转移性胰腺癌（KRAS基因突变）患者的四氯化碳进行了分子分析，结果表明，该方法无芯片外过程。结果证实了通过无测序液体活检可以早期实施癌症分子检测的潜力。对转移性乳腺癌（HER2（ERBB2）基因表达和PIK3CA突变）和转移性胰腺癌（KRAS基因突变）患者的四氯化碳进行了分子分析，结果表明，该方法无芯片外过程。该结果证实了通过无测序液体活检可以早期实施癌症分子检测的潜力。