Микрофлюидное устройство может помочь исследователям лучше понять метастатический рак, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Lab on a Chip.
Исследователи из Технического колледжа Университета Джорджии разработали новое микрофлюидное устройство, которое выделяет неуловимые циркулирующие опухолевые клетки (ЦОК) в образце цельной крови.
ЦОК отделяются от раковых опухолей и проходят через кровоток, что может привести к образованию новых метастатических опухолей. Выделение ЦОК из крови обеспечивает минимально инвазивный способ для базового понимания, диагностики и прогнозирования метастатического рака. Но большинство исследований ограничены техническими проблемами при сборе неповрежденных и жизнеспособных ЦОК с минимальным загрязнением.
«Типичная проба крови от 7 до 10 миллилитров может содержать всего несколько ЦОК, - сказал Лейдонг Мао - профессор Школы электротехники и вычислительной техники Университета Джорджии и главный исследователь проекта. - Они прячутся в цельной крови с миллионами лейкоцитов. Трудно получить достаточное количество ЦОК, чтобы ученые могли изучить их и понять».
Циркулирующие опухолевые клетки также трудно выделить, поскольку в выборке из нескольких сотен ЦОК отдельные клетки могут иметь множество характеристик. Некоторые напоминают клетки кожи, другие - мышечные клетки. Они также могут сильно различаться по размеру.
«Люди часто сравнивают поиск ЦОК с поиском иголки в стоге сена, - сказал Мао. - Но иногда игла даже не является иглой».
Чтобы быстрее и эффективнее выделить эти редкие клетки для анализа, Мао и его команда создали новый микрофлюидный чип, который фиксирует почти каждый ЦОК в образце крови - более 99% - значительно больше, чем почти все существующие технологии.
Команда называет свой новый подход к обнаружению ЦОК «интегрированным феррогидродинамическим разделением клеток» или ИФРК.
По словам Мелиссы Дэвис - доцента по клеточной и биологической биологии в Weill Cornell Medicine и исследователя проекта, новое устройство может быть «новаторским» в лечении рака молочной железы.
«Врачи могут лечить только то, что они могут обнаружить, - сказала Дэвис. - Мы часто не можем обнаружить определенные подтипы ЦОК, но с помощью устройства ИФРК мы собираем все подтипы ЦОК и даже определяем, какие подтипы являются наиболее информативными в отношении рецидива и прогрессирования заболевания».
Дэвис считает, что устройство может в конечном итоге позволить врачам измерить реакцию пациента на определенные виды лечения гораздо быстрее, чем это возможно в настоящее время.
В то время как большинство усилий по захвату циркулирующих опухолевых клеток сосредоточено на выявлении и выделении нескольких ЦОК, скрывающихся в образце крови, ИФРК использует совершенно другой подход, удаляя из образца все, что не является циркулирующей опухолевой клеткой.
Устройство размером с USB-накопитель работает, направляя кровь по каналам меньшего диаметра, чем человеческие волосы. Чтобы подготовить кровь для анализа, команда добавляет в образцы магнитные шарики микронного размера. Белые кровяные клетки в образце прикрепляются к этим шарикам. Когда кровь течет через устройство, магниты в верхней и нижней части чипа притягивают лейкоциты и их магнитные шарики вниз по определенному каналу, в то время как циркулирующие опухолевые клетки продолжают двигаться в другой канал.
Устройство объединяет три этапа в одной микросхеме – еще одно усовершенствование по сравнению с существующими технологиями, которые требуют отдельных устройств для различных этапов процесса.
«Первая часть устройства - фильтр, который удаляет крупный мусор из крови, - объяснил Ян Лю - аспирант химического факультета UGA и соавтор статьи. - Вторая убирает лишние магнитные шарики и большинство лейкоцитов. Третья предназначена для фокусировки оставшихся лейкоцитов в середине канала и для проталкивания ЦОК к боковым стенкам».
«Успех нашего интегрированного устройства заключается в том, что оно способно выделить практически все ЦОК независимо от их профиля, размера или экспрессии антигена», - сказал соавтор Уцзюнь Чжао.
Исследователи говорят, что их следующие шаги включают автоматизацию ИФРК и повышение его удобства для использования в клинических условиях. Они также должны испытать устройство на пациентах.
Источник: Научная Россия
