在癌症进展过程中，肿瘤内部存在的共生细菌（Tumor-resident bacteria）被证实能通过重塑宿主细胞的肌动蛋白细胞骨架来降低细胞硬度，从而赋予循环肿瘤细胞（CTCs）更强的变形能力，使其能规避血液循环中的流体剪切力压力并成功在远处器官定植 。尽管CTCs的检测已成为肿瘤监测的重要手段，但传统方法难以高效识别这些具有高转移潜能的"细菌感染型CTCs"。

南京大学生医工宋玉君教授团队开发了一种名为LesM的单细胞机械表型筛选微流控芯片，旨在通过细胞的生物力学特征高效捕获并区分感染细菌的CTCs。该芯片的核心在于精妙设计的L型捕获陷阱，每个陷阱由用于单细胞捕获的钩状结构和用于变形能力检测的微通道组成 。其工作机制基于生物力学差异：硬度较高的原生癌细胞会被阻挡在钩部，而感染了细菌的癌细胞由于细胞骨架发生重塑、杨氏模量降低，展现出极强的变形性，能够挤入狭窄的微通道中 。

为了实现最佳的检测效果，研究者对芯片参数进行了系统性的工程优化。实验表明，通过精确控制微通道宽度（6-7μm）和流速（5-10μL/min），LesM在捕获效率和特异性之间达到了完美平衡 。在处理复杂样本时，芯片表现出了卓越的性能，其单细胞捕获效率高达95.42%，能够从包含海量血细胞的全血样本中灵敏地筛选出极其罕见的肿瘤细胞，并根据细胞是否"挤入"通道来量化其转移潜能 。

研究深入探讨了肿瘤内细菌（如Staphylococcus xylosus和Lactobacillus animalis）对乳腺癌细胞机械特性的影响。通过共聚焦成像和流体细胞术观察发现，细菌入侵后会诱发宿主细胞内应力纤维的解体。这种结构变化源于细菌对RhoA-ROCK信号通路的抑制作用 。

对比实验进一步确认，经过细菌感染的MDA-MB-231和MCF-7细胞，其杨氏模量显著下降，表现出与使用ROCK抑制剂处理类似的软化效应 。这种生物力学上的"伪装"是CTCs逃避血液机械损伤、提高在循环系统生存率的关键特征。LesM芯片通过荧光标记技术，成功在单细胞水平上将胞内微生物载量与细胞的机械特征（挤压深度）联系起来，验证了机械表型作为转移风险生物标志物的可靠性 。

在体内实验中，研究者通过小鼠模型证实了感染细菌的肿瘤细胞具有更强的肺转移能力。通过LesM芯片监测发现，血样中捕获到的感染型CTCs数量与小鼠肺部转移灶的形成呈正相关 。具有重要临床指导意义的是，研究发现术前使用抗生素（而非术后）能有效降低血中感染型CTCs的数量并减少肺转移 。这表明术前清除肿瘤内微生物可以限制细菌对CTC机械表型的改造，从而切断转移的"助推器"。

在对69名乳腺癌患者的临床回顾性研究中，LesM芯片展示了极高的临床应用潜力。研究数据显示，远端转移组患者血样中检测到的"携带细菌且具有高变形性"的CTCs数量显著高于非转移组或仅有淋巴转移的患者 。ROC曲线分析显示其预测远端转移的曲线下面积（AUC）达到了0.904，证明了该芯片在辅助临床决策、评估抗生素治疗保护效果以及预测肿瘤复发方面的卓越价值 。

文献链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-68152-y