iFCS - nova tehnologija prepoznavanja cirkulirajućih tumorskih stanica

Za razliku od dosadašnjih tehnologija, iFCS nudi prepoznavanje svih tipova cirkulirajućih tumorskih stanica (CTC) i informacija koje nose u sebi.

AUTOR: Science Daily
OBJAVLJENO: 18.05.19 u 20:04
http://bit.ly/2XjuQ8q
Što ako biste mogli umjesto traženja igle u plastu sijena pomesti sijeno na jednu stranu, a da igla ostane na drugoj? To je strategija koju su slijedili znanstvenici sa Sveučilišta Georgia College of Engineering u razvoju novog mikrofluidnog uređaja koji odvaja cirkulirajuće tumorske stanice (CTC) od ostatka uzorka krvi, prenosi Science Daily.

Cirkulirajuće tumorske stanice odvajaju se od malignih tumora i teku kroz krvožilni sustav, što može dovesti do metastaziranja tumora. Izolacija tih stanica iz krvi je minimalno invazivna alternativna metoda za osnovno razumijevanje, dijagnozu i prognozu metastaziranja raka. Međutim, zbog tehničkih nedostataka, većina studija ne može pronaći netaknute i živuće cirkulirajuće tumorske stanice, a da ne dovede do opasnosti od kontaminacije.

„Uobičajeni uzorak od 7 do 10 mililitara krvi može sadržavati samo nekoliko CTC-a,“ izjavio je provesor u sveučilišnoj školi za elektrotehniku i računarstvo i voditelj istraživanja Leidong Mao. „Oni se kriju svugdje u krvi s milijunima bijelih krvnih stanica. Velik je izazov doći do dovoljno cirkulirajućih tumorskih stanica koje bi znanstvenici mogli proučavati i razumjeti.“

Cirkulirajuće tumorske stanice je teško i izolirati zato što u uzorku od nekoliko stotina takvih stanica, pojedine stanice mogu pokazati mnoštvo različitih karakteristika. Neke su slične stanicama kože, dok su druge slične mišićnim stanicama. Dosta variraju i u veličinama.

„Ljudi često uspoređuju traženje CTC-a s traženjem igle u plastu sijena,“ kazao je Mao. „Međutim, ponekad ta igla uopće nije igla.“

Kako bi brže i učinkovitije izolirali ove stanice za analizu, Mao i njegov tim su napravili novi mikrofluidni čip koji može snimiti skoro svaku takvu stanicu u uzorku krvi – više od 99% njih – što je znatno veći postotak točnosti od većine postojećih tehnologija.

Svoj novi pristup otkrivanju CTC-a tim je nazvao „integriranim ferohidrodinamičkim odvajanjem stanica,“ odnosno iFCS. Iznijeli su svoja otkrića u studiji koja je objavljena u časopisu Lab on a Chip.

Novi uređaj će se moći „prilagoditi“ za liječenje raka dojke, tvrdi Melissa Davis, docentica stanične i razvojne biologije na Weill Cornell Medicine i suradnica projekta.

„Liječnici mogu liječiti samo ono što mogu pronaći,“ kazala je Davis. „Često ne možemo pronaći određene podtipove CTC-a, ali s novim uređajem ćemo moći pronaći sve podtipove, čak i odrediti koji od njih nose najviše informacija kada je u pitanju vraćanje i razvoj bolesti.“

Davis vjeruje kako će ovaj uređaj napokon omogućiti liječnicima da dosta ranije ocijene kako pacijent reagira na specifične tretmane nego što je to trenutno moguće.

Dok se većina napora u pronalaženju cirkulirajućih tumorskih stanica usredotočava na identifikaciju i izolaciju nekoliko njih u uzorku krvi, iFCS radi na potpuno drugačijem principu eliminacije svega što nije cirkulirajuća tumorska stanica iz uzorka krvi.

Uređaj je veličine USB sticka, a radi tako što provodi krv kroz kanaliće manjeg promjera od dlake. Kako bi se krv pripremila za analizu, tim je dodao mikronske magnetne kuglice u uzorke, a bijele krvne stanice se priljepe za njih. Kako krv teče kroz uređaj, magneti na vrhu i dnu čipa privlače bijele krvne stanice i njihove magnetne kuglice prema jednom određenom kanaliću, a cirkulirajuće tumorske stanice odlaze prema drugom.

Ovaj uređaj tako kombinira tri koraka u jednom mikrofluidnom čipu, što je dodatni napredak u odnosu na postojeće tehnologije koje zahtijevaju različite uređaje za svaki korak u procesu.

„Prvi korak je filtriranje većih onečišćenja u krvi,“ rekao je doktrorand sveučilišnog odjela za kemiju Yang Liu, jedan od glavnih autora rada. „Drugi je iscrpljivanje magnetskih kuglica i većine bijelih krvnih stanica. Treći korak je osmišljen da fokusira ostatak bijelih krvnih stanica na sredinu kanala, a cirkulirajuće tumorske stanice odugrne u bočne zidove kanalića.“

Wujun Zhao je drugi glavni autor rada. Zhao, postdoktorand u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Berkeley, je radio na projektu i istovremeno završavao doktorat iz kemije na Sveučilištu u Georgiji.

„Uspjeh našeg integriranog uređaja je to što on ima mogućnost obogatiti gotovo sve cirkulirajuće tumorske stanice bez obzira na njihovu veličinu ili ekspresiju antigena,“ kazao je Zhao. „Naša otkrića imaju potencijal da znanstvenoj zajednici koja proučava tumore ponude ključne informacije koje bi trenutne tehnologije na bazi proteina ili veličine CTC-a mogle propustiti.“

Znanstvenici su kazali kako je sljedeći korak automatizacija iFCS-a kako bi bio što lakši za korištenje u bolničkim uvjetima. Oni također moraju provesti (uređaj kroz) pokuse s pacijentima. Mao i njegovi kolege se nadaju da će im se pridružiti novi suradnici i pomoći im sa svojim znanjima i vještinama.



Prevela: Ružica Ereš