Исследователи из Вустерского политехнического института (WPI) разработали микросхему из углеродных нанотрубок, которая может захватывать циркулирующие опухолевые клетки (ЦОК) всех размеров и типов и делать это с гораздо большей чувствительностью, чем существующие технологии. Уникальная конструкция устройства позволяет легко идентифицировать и даже культивировать захваченные клетки, что позволяет обнаруживать опухоли на ранних стадиях, прогнозировать течение рака и отслеживать результаты терапии. Результаты данного исследования опубликованы в журнале Lab on a Chip.
Актуальность проблемы
Высокие показатели смертности от рака в основном связаны с тем, что опухоль развивается незамеченной до тех пор, пока не достигнет прогрессирующих или неоперабельных стадий, а также с метастазированием (когда опухолевые клетки проходят через кровоток и инициируют новые опухоли в других органах). Ученые долго искали метод, который может надежно задерживать опухолевые клетки, когда они проходят через кровоток.
Такая технология может позволить выявлять раковые заболевания на очень ранних стадиях, когда лечение с большей вероятностью будет успешным, и выявлять генетические изменения, которые претерпевают опухолевые клетки, когда рак начинает метастазировать.
«Выделение ЦОК с высокой чистотой является серьезной проблемой», – сообщает ведущий автор исследования Баладжи Панчапакесан (Balaji Panchapakesan). «Эти клетки содержат всего от одной до 10 клеток среди миллиарда клеток крови, и выделение ЦОК из опухолей является очень прерывистым процессом».
Материалы и методы исследования
Центральным элементом устройства является слой углеродных нанотрубок, который выстилает дно маленькой лунки, образованной в кремниево-стеклянной пластине. По словам авторов, дизайн чипа использует естественную тенденцию прикрепления ЦОК.
Результаты научного исследования
Испытания чипа показали, что устройство обладает высокой чувствительностью: от 89 до 100% клеток в тестируемых образцах отбираются. Чувствительность чипа увеличивается, чем дольше кровь остается в контакте с нанотрубками. Тесты также проводились с образцами крови пациентов с раком молочной железы (стадии 1-4) и дали 100% чувствительность для выявления ЦОК.
Более того, чип захватил отдельные ЦОК, демонстрирующие множественные фенотипы пациентов с ранней и поздней стадией рака, еще одно потенциальное преимущество устройства. Также чип из углеродных нанотрубок может захватывать клетки независимо от их размера.
«Мы надеемся что данное устройство может стать важным инструментом не только для отслеживания прогрессирования рака и его реакции на лучевую или химиотерапию, но и при прогнозировании вероятного течения заболевания, что может поможет врачам определить наиболее эффективный курс терапии», – заключил Панчапакесан.
Авторы другого исследования обнаружили уязвимое место раковых клеток.
