Skip to main content

A LAB-ON-A-CHIP DEVICE FOR PURE CIRCULATING TUMOR CELL ISOLATION FROM WHOLE BLOOD FOR CANCER THERAPY

Article Category

Article available in the folowing languages:

Un metodo innovativo per rilevare le cellule cancerose nel sangue

Gli attuali metodi per identificare specifici tipi di cellule nel sangue richiedono laboriose tecniche di marcatura di biomarcatori. Un progetto finanziato dall’UE ha sviluppato un sistema innovativo senza marcature basato su segnali elettrici per il rilevamento di cellule tumorali rare.

Salute

Le cellule rare che hanno origine nei tumori possono viaggiare nel flusso sanguigno e a volte si diffondono in altri organi del corpo. Ma poiché le cellule tumorali circolanti (CTC) sono davvero rare, individuarle è come trovare un ago in un pagliaio. «Solo poche cellule in 1 ml di sangue sono CTC, mentre ci sono milioni o addirittura miliardi di altre cellule, tra cui i globuli bianchi e i globuli rossi», afferma il coordinatore del progetto PureCTC Wim de Malsche, professore del dipartimento di ingegneria chimica presso la Libera Università di Bruxelles (VUB), in Belgio. «Non è così facile rilevare tutti i tipi di cancro». I sistemi esistenti per il rilevamento di specifici tipi di cellule comportano tutti una marcatura preliminare dei biomarcatori. Ma a causa dell’ampia variazione delle CTC questo risulterebbe indaginoso e complesso da utilizzare. Al fine di bypassare la marcatura e produrre un metodo generico in grado di rilevare le CTC provenienti da molti tipi diversi di tumori, il progetto ha sviluppato una piattaforma microfluidica per lo screening ad alto rendimento per identificare e isolare le CTC a livello di singola cellula utilizzando metodi elettrochimici.

Sistema senza marcatura

Le diverse cellule tumorali hanno proprietà elettriche diverse che possono essere rilevate da segnali elettrici. Per identificare le CTC è stata utilizzata una tecnica nota come spettroscopia di impedenza elettrochimica. «Man mano che quelle cellule scorrono, si applica un segnale elettrico oscillante e si ottiene un risultato. Sulla base di questa caratteristica è possibile discriminare le cellule tumorali dai globuli bianchi e dai globuli rossi», ha spiegato de Malsche. «Abbiamo sviluppato una piattaforma che consiste in due dispositivi associati», afferma Sertan Sukas, attualmente ricercatore post-dottorato presso il dipartimento di ingegneria biomedica del Politecnico di Eindhoven, nei Paesi Bassi. Egli ha ricevuto una borsa di studio del programma Marie Skłodowska-Curie per 2 anni per creare uno speciale laboratorio interdisciplinare presso il VUB per il progetto. «Il primo componente serve a incanalare il campione ematico e procedere al pre-arricchimento, utilizzando l’acustofocalizzazione o l’acustoforesi; il secondo componente è il rivelatore che consiste in elettrodi integrati per il rilevamento dell’impedenza», ha dichiarato Sukas. L’acustoforesi si avvale di onde sonore per far migrare le particelle. Le singole cellule possono poi essere fatte passare attraverso gli elettrodi del rivelatore per individuare le proprietà elettriche cellula per cellula.

Fase iniziale

Gli esperimenti si sono basati su sangue di persone sane misto a cellule tumorali. «In scala da laboratorio abbiamo la prova di concetto», dice Sukas. «Siamo ancora in una fase iniziale e per ora abbiamo lavorato solo con linee cellulari cancerogene. Ma in seguito, le proprietà elettriche possono essere abbinate alle proprietà delle cellule», ha spiegato Sukas. «Non siamo ancora riusciti a lavorare con i campioni dei pazienti degli ospedali, quindi dobbiamo passare alla fase successiva per dimostrarlo clinicamente». «Cercheremo di identificare alcuni tipi di cancro e di creare una libreria. Ma non abbiamo ancora quei dati: per poterlo fare è necessario prima un sensore ottimizzato e ci stiamo ancora lavorando». Come afferma Sukas: «Alla fine, abbiamo sviluppato un sistema di rilevamento elettrico sensibile che mostra il potenziale di discriminazione delle cellule tumorali CTC dalle altre cellule ematiche e ha anche il potenziale per essere utilizzato come analizzatore ematologico, generalmente per informare sul contenuto dei globuli bianchi». «L’utilizzo di un sistema senza marcature consente di effettuare ulteriori analisi», ha aggiunto Sukas, notando che è più sensibile di un tipico sistema di marcatura con biomarcatori. Il dispositivo è in attesa di brevetto.

Parole chiave

pureCTC, cellule ematiche, cancro, cellule tumorali, tumore, biomarcatore, acustoforesi, microfluidica, rilevamento dell’impedenza

Scopri altri articoli nello stesso settore di applicazione