Резюме. Результаты разработки альтернативного минимально инвазивного метода, расширяющего возможности базового понимания, диагностики и прогнозирования метастатического рака
Значение циркулирующих опухолевых клеток
Выделение циркулирующих опухолевых клеток из периферической крови обеспечивает минимально инвазивную альтернативу базового понимания, диагностики и прогнозирования метастатического рака. В настоящее время проводятся многочисленные исследования, которые сосредоточены на изучении функциональной роли и клинического значения циркулирующих опухолевых клеток. Однако большинство из них ограничены техническими трудностями комплексного обогащения интактных и жизнеспособных циркулирующих клеток опухоли с одновременным предотвращением контаминации лейкоцитами. В работе, представленной научными сотрудниками Университета Джорджии (The University of Georgia), США, сообщается о разработке нового метода, основанного на контрасте намагниченных клетокв биосовместимых ферофлюидах — коллоидной магнитной суспензии наночастиц . Продемонстрированный метод получил название интегрированного феррогидродинамического распределения клеток (integrated ferrohydrodynamic cell separation — iFCS) и позволяет обогащать циркулирующие опухолевые клетки независимым от опухолевого антигена способом, включая изменения размера клетки. Статья по материалам работы опубликована в издании «Lab on a Chip» 23 апреля 2019 г.
Метод интегрированного феррогидродинамического распределения клеток
Циркулирующие опухолевые клетки отделяются от первичной опухоли и попадают в кровоток, что впоследствии приводит к развитию новых метастатических очагов онкологического процесса. В то же время, типичная проба крови от 7 до 10 мл может содержать лишь несколько опухолевых клеток, более того, в сочетании с миллионами лейкоцитов. Также трудности выделения циркулирующих опухолевых клеток обусловлены тем, что в выборке нескольких сотен клеток каждая может иметь множество характеристик. Некоторые из них могут отличаться признаками, характерными для клеток кожи, в то время как другие следуют миозитам. Кроме того, такие клетки могут варьировать по размерам.
Для повышения эффективности и скорости выделения указанных редких клеток с целью проведения дальнейшей их диагностической оценки исследователи кафедры химии и Школы электрической и компьютерной инженерии (School of Electrical and Computer Engineering) Университета Джорджии создали новый микрофлюидный чип, который способен фиксировать почти каждую циркулю. ткани — точность устройства оценена на уровне 99%. По словам исследователей, клиницисты могут лечить только то, что может быть диагностировано. И чаще всего определенные типы циркулирующих опухолевых клеток не могут быть обнаружены. Однако применение устройства iFCS позволяет выделить почти все подтипы подобных клеток и даже определить, какие из них наиболее информативны при оценке возможного рецидива и прогрессирования онкологического процесса. Кроме того, авторы исследования высказали мнение о том, что применение устройства наконец позволит врачам оценивать реакцию пациента на определенные виды лечения значительно раньше, чем это возможно сейчас.
До недавнего времени большинство методов выделения циркулирующих опухолевых клеток были сосредоточены на выявлении и выделении нескольких подобных клеток в пробе крови. Однако представленный метод, основанный на альтернативном подходе, позволяет удалять из образца крови все элементы, не относящиеся к опухолевым клеткам. Кроме того, устройство объединяет три этапа обработки характеристик в одной микрожидкостной микросхеме — достижение, рассматриваемое как еще один шаг вперед по сравнению с существующими технологиями, требующими отдельных устройств для разных этапов одного процесса.
Выводы и клинические перспективы
В целом по результатам оценки доказано, что представленный метод имеет высокую пропускную способность (12 мл/ч), высокую скорость восстановления (99,08% при соотношении 10 клеток на 1 мл) и низкий уровень контаминации лейкоцитами (533 клетки на каждый 1 мл крови), а также биосовместим. Применение метода, по выводам авторов научной разработки, позволяет проводить масштабные когортные исследования для определения клинической и диагностической ценности подтипов циркулирующих опухолевых клеток.
Подытоживая выводы проделанной работы, авторы отметили, что новая технологическая разработка могла бы стать перспективным инструментом поиска важных данных, которые могут быть скрыты от клинических исследователей-онкологов, ввиду ограничения современных технологий обогащения биоматериала на основе белков или размерных характеристик. Кроме того, исследователи подчеркнули, что следующим шагом должна стать автоматизация метода iFCS с целью повышения удобства его применения в клинических условиях. Также применение диагностического метода должно быть протестировано в пределах клинического испытания.
Присоединяйтесь к нам в Viber-сообществе, Telegram-канале, Instagram, на странице Facebook, а также Twitter, чтобы первыми получать самые свежие и актуальные новости из мира медицины.
- University of Georgia (2019) Ученые разрабатывают технологию для снятия тумора клеток: Microfluidic device могут помочь исследователям после unstastand metastatic cancer. ScienceDaily, May 16.
- Zhao W., Liu Y., Jenkins B.D. et al. (2019) Tumor antigen-independent and cell size variation-inclusive enrichment of viable circulating tumor cells. Lab Chip, Apr. 23. DOI: 10.1039/C9LC00210C.
Наталья Савельева-Кулик