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:

Innowacyjna metoda wykrywania komórek nowotworowych we krwi

Obecne metody identyfikacji określonych typów komórek we krwi wymagają pracochłonnych technik znakowania biomarkerami. W ramach finansowanego przez UE projektu opracowano innowacyjny, oparty na sygnałach elektrycznych system bezznacznikowy służący do wykrywania rzadkich komórek nowotworowych.

Zdrowie

Rzadkie komórki pochodzące z nowotworów mogą przemieszczać się w krwiobiegu, a czasem rozprzestrzeniać się na inne narządy w organizmie. Ale ponieważ krążące komórki nowotworowe (CTC) są tak rzadkie, wykrycie ich jest jak znalezienie igły w stogu siana. „Tylko kilka krwinek w 1 ml krwi to CTC krążące wśród milionów, a nawet miliardów innych krwinek, w tym białych i czerwonych”, mówi koordynator projektu pureCTC, Wim de Malsche, profesor na wydziale inżynierii chemicznej Wolnego Uniwersytetu w Brukseli (VUB) w Belgii. „Nie tak łatwo jest wykryć wszystkie rodzaje nowotworów”. Wszystkie istniejące systemy wykrywania określonych typów komórek wymagają uprzedniego oznakowania ich biomarkerami, ale przy dużym zróżnicowaniu CTC byłoby to uciążliwe i skomplikowane w użyciu. W ramach projektu opracowano platformę mikroprzepływową do badań przesiewowych o wysokiej przepustowości, umożliwiającą identyfikację i izolację CTC na poziomie pojedynczych komórek przy użyciu metod elektrochemicznych, aby ominąć oznaczanie i stworzyć ogólną metodę, która może wykryć CTC z wielu różnych rodzajów nowotworów.

System bez oznaczania

Różne komórki nowotworowe mają różne właściwości elektryczne, które można wykryć poprzez sygnały elektryczne. Do identyfikacji CTC użyto techniki znanej jako elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna. „Gdy te komórki przepływają, wysyła się oscylujący sygnał elektryczny i otrzymuje z tego informacje. Na podstawie tych danych można odróżnić komórki nowotworowe od białych i czerwonych krwinek”, wyjaśnia de Malsche. „Stworzyliśmy platformę, która składa się z dwóch sprzężonych urządzeń”, mówi Sertan Sukas, obecnie pracownik naukowy studiów podyplomowych pracujący na wydziale inżynierii biomedycznej na Politechnice w Eindhoven w Holandii. Uczony otrzymał dwuletnie stypendium programu „Maria Skłodowska-Curie” na utworzenie specjalnego interdyscyplinarnego laboratorium dla tego projektu w Vrije Universiteit Brussel. „Pierwszy komponent umożliwia wstępne wzbogacenie próbki krwi za pomocą ogniskowania akustycznego lub akustoforezy, drugi komponent to detektor składający się ze zintegrowanych elektrod do wykrywania impedancji”, mówi Sukas. Akustoforeza wykorzystuje fale dźwiękowe do przemieszczania cząstek. Pojedyncze komórki mogą być następnie przesyłane strumieniowo przez elektrody detektora w celu identyfikacji właściwości elektrycznych w poszczególnych komórkach.

Wczesna faza

Eksperymenty przeprowadzono na próbkach krwi, które pobrano od zdrowych osób i zmieszano z komórkami nowotworowymi. „Zweryfikowaliśmy tę koncepcję w skali laboratoryjnej”, mówi Sukas. „Jesteśmy jeszcze we wczesnej fazie i na razie pracujemy tylko z liniami komórek nowotworowych. Ale na późniejszym etapie właściwości elektryczne mogą być dopasowane do właściwości komórek”, wyjaśnia Sukas. „Nie mogliśmy jeszcze pracować z próbkami pacjentów ze szpitali, więc musimy przejść do następnego kroku, aby udowodnić to klinicznie”. „Spróbujemy zidentyfikować kilka rodzajów nowotworów i stworzyć bibliotekę. Jeszcze nie mamy tych danych – do ich zebrania potrzebny jest zoptymalizowany czujnik, nad którym nadal pracujemy”. Jak mówi Sukas, „w końcu opracowaliśmy czuły elektryczny system detekcji, dzięki któremu możliwe będzie odróżnienie komórek nowotworowych CTC od reszty krwinek. Ma on też potencjał wykorzystania jako analizator hematologiczny informujący o zawartości białych krwinek”. „Używanie systemu bezznacznikowego pozwala na przeprowadzenie dalszej analizy”, dodaje Sukas, zauważając, że ten system jest bardziej czuły niż typowy system oznaczania biomarkerów. Zgłoszenie patentowe jest w toku.

Słowa kluczowe

pureCTC, krwinki, nowotwory, komórki nowotworowe, guz, biomarker, akustoforeza, mikroprzepływy, spektroskopia impedancyjna

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania