20.02.2020

Ученые совершили прорыв в диагностике рака молочной железы

Жидкая биопсия обнаруживает опухолевые клетки в 100 процентах образцов крови пациентов с раком молочной железы

Исследователи разработали микросхему из углеродных нанотрубок, которая может захватывать циркулирующие опухолевые клетки (ЦОК) всех размеров и типов и делает 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.

Подробно о новой технологии сообщается в журнале Lab on the Chip.

Высокие показатели смертности от рака в основном связаны с тем, что опухоли развиваются незамеченными до тех пор, пока они не достигнут прогрессирующих или неоперабельных стадий, а также с метастазированием (когда опухолевые клетки проходят через кровоток и вызывают 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 при метастазировании.

ЦОК содержатся среди всего от одной до 10 клеток среди миллиарда клеток крови, и их выделение из опухолей является очень прерывистым процессом, отмечают ученые.

Ряд исследовательских лабораторий и компаний создали так называемые устройства для жидкой биопсии, но имеющиеся в настоящее время устройства имеют важные ограничения, в том числе низкая чувствительность; невозможность перехватывать циркулирующие опухолевые клетки всех размеров и типов; сложность извлечения захваченных клеток для лабораторного анализа; высокие производственные затраты.

Новое устройство не имеет ни одного из этих ограничений. Центральным элементом устройства является слой углеродных нанотрубок, который выстилает дно маленькой лунки, образованной в кремниево-стеклянной пластине. Дизайн чипа создан таким образом, чтобы использовать естественную тенденцию прикрепления ЦОК.

Тот факт, что лейкоциты не прилипают к нанотрубкам, позволяет удалять их из чипа, оставляя ЦОК для подсчета и идентификации. Эритроциты, которые значительно превосходят циркулирующие опухолевые клетки, также представляют проблему. Так как они имеют тенденцию оседать на дне чипа, они могут препятствовать прилипанию циркулирующих опухолевых клеток к нанотрубкам. Исследовательская группа решила эту проблему, лизируя или разбивая эритроциты перед добавлением образца крови в чип. Они обнаружили, что процесс лизирования не влияет на ЦОК.

Испытания чипа с использованием крови с добавлением известного количества раковых клеток, помеченных флуоресцентным красителем, показали, что он обладает высокой чувствительностью: от 89 до 100 процентов клеток в тестируемых образцах отбираются. Были также проведены тесты с образцами крови от реальных пациентов с раком молочной железы (стадии 1–4), и была получена 100-процентная чувствительность для выявления ЦОК.

Более того, чип захватил отдельные ЦОК, демонстрирующие множественные фенотипы от пациентов с ранней и поздней стадией рака, еще одно потенциальное преимущество устройства. В то время как другие методы, используемые для захвата клеток в других устройствах, демонстрируют искажения, которые мешают им захватывать весь спектр фенотипов раковых клеток, новый чип с углеродными нанотрубками, похоже, обладает потенциалом для этого.

Испытания также показали, что чип из углеродных нанотрубок может захватывать клетки независимо от их размера, а также может захватывать кластеры ЦОК в дополнение к отдельным клеткам. Новый чип представляет собой чип жидкой биопсии последнего поколения, который изготавливается с использованием материалов и технологий серийного производства, аналогичных использующимся для изготовления полупроводников. Текущее поколение представляет собой 76-элементный массив испытательных скважин на стеклянной и кремниевой пластине. В дополнение к возможности массового производства, конструкция с несколькими лунками позволяет легко разделить образец крови между несколькими лунками.

Команда ученых планирует протестировать устройство для оказания медицинской помощи для выявления рака на самых ранних стадиях. Новая технология может идентифицировать циркулирующие опухолевые клетки с метастатическим потенциалом еще до появления новых опухолей.

Что такое лаборатория на чипе и где она применяется

Разрабатывается онкологическая лаборатория на чипе

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.