在不遠的將來，腫瘤學家也許可以用手指大小、帶有微小管道的塑料芯片從病人的血液中提取十幾個癌細胞。這些細胞是循環腫瘤細胞，可以在被提取后接受篩選，找到讓腫瘤學家能夠選擇最佳標靶藥物的遺傳變異。持續地采樣可以讓醫生檢測某種治療方法是否有效，并讓他們決定是否隨著疾病的進化，添加或替換某種藥物。

有數十家公司正在這個市場中競爭。據估計，這一市場在未來幾年會達到 79 億美元。強生(Johnson & Johnson)下屬公司銷售的一種設備獲得了美國食品藥品監管局的許可。但是麻省總醫院癌癥中心(Massachusetts General Hospital Cancer Center)的主任丹尼爾·哈伯(Daniel Haber)表示，它不能探測到低濃度的腫瘤細胞。而且今天的設備還不能捕捉從不同功能種類腫瘤中逃逸出的細胞的完整多樣性。

哈伯正和生物醫學工程師梅米特·托納(Mehmet Toner)及他在麻省總醫院的團隊合作，研發能提取任何漂浮在血液中的腫瘤細胞并讓其存活以備病理學家進行基因組學和分子檢測的芯片。他們的研究結果很有價值，因為制藥公司正越來越依靠特定的分子標靶開發癌癥藥物。癌癥基因組學公司Foundation Medicine表示，在經分析的腫瘤中，多達70%帶有能提示療法的基因印記。

盡管長期以來科學結合醫學界已經知道癌細胞通過血管擴散，但是一直無法捕捉到循環的腫瘤細胞。“循環癌細胞很少，存在于1億個其他種類的細胞中，”托納說。“微流體技術給我們精確操作血液并觀察其中細胞的機會。”

病人體內的一部分循環腫瘤細胞被認為是癌癥轉移的原因。“最后，這些細胞中的一部分會殺死病人，”托納說。“在監控癌癥基因型和早期診斷方面，實時在病人體內發現這些細胞有著重要應用。”

這項技術讓醫生可以隨著時間監控癌癥。“現在，在病人被診斷出癌癥以后，我們通常不會再次對他們進行活體檢查，”哈伯說。哈伯現在正在實驗用這項技術檢測肺癌中的遺傳突變并匹配突變和療法。隨著癌癥生長并擴散到全身，它會發生變化，癌細胞中會出現不同的遺傳突變。

強生公司正和麻省總醫院合作，將新的芯片開發為商業化的產品。

“我們認為癌癥治療的方向是監測疾病的分子隨時間變化的能力，”強生下屬楊森(Janssen)制藥分公司腫瘤生物標志項目負責人尼古拉斯·德拉科波利(Nicholas Dracopoli)說。

麻省總醫院的設備和其他正在研發中的設備可以分離出數目極少的癌細胞，剔除比循環癌細胞多出數百萬倍的紅細胞和白細胞。所有癌細胞都會被置于適于生存的液體中，在那里它們會被一個個提取和研究。

這一技術的其他版本(包括強生現在正在銷售的設備)可以從物理表面上捕捉細胞，通常這是通過包裹可以識別某些(而非全部)癌細胞的細胞膜表面蛋白的抗體做到的。

捕捉循環腫瘤細胞的設備除了具有改進癌癥療法的潛力之外，還能幫助生物學家解開癌癥致死擴散之謎。“關于癌癥轉移和擴散的問題從來沒有真正得到解答，因為我們沒有研究工具，”哈伯說。“這是第一次你可以看到轉移中的細胞。”