Чип « Лабиринт » может помочь контролировать агрессивные раковые стволовые клетки

Опухолевые клетки, выделенные из образцов крови, могут произвести революцию в лечении рака, позволяя врачам планировать индивидуальное лечение, отслеживать генетические изменения и отмечать наличие агрессивных клеток, которые могут распространять рак. Проблема в том, что циркулирующие раковые клетки составляют лишь одну из миллиарда клеток крови, и не было хороших вариантов для точного захвата раковых стволовых клеток, которые считаются особенно агрессивными и устойчивыми к лекарствам.

«Вы не можете поместить эти клетки в рамку», — сказала Сунита Награт, доцент кафедры химической инженерии Мичиганского университета, которая руководила разработкой чипа вместе с Максом Вича, профессором онкологии Мэдлин и Сидни Форбс в Мичиганской медицине. Вича — один из пионеров гипотезы раковых стволовых клеток.

Раковые стволовые клетки изменчивы в своей экспрессии генов, переходя от стволовых клеток, которые хорошо выживают в крови, к более обычным типам клеток, которые лучше растут и делятся. Обычное нацеливание на клетки путем захвата белков, которые, как известно, находятся на поверхности клетки, не работает.«Маркеры для них настолько сложны, что нет ни одного маркера, на который мы могли бы нацеливаться на всех этих этапах», — сказал Награт.

Сортировка по размеру решает эту проблему, но до лабиринта этот метод был слишком неточным, чтобы использовать его самостоятельно. Обычные чипы со спиралевидными каналами оставляли каждую раковую клетку зараженной тысячами других клеток, особенно лейкоцитами.Лабиринт движется по спирали, сортируя содержимое крови по размеру клеток, при этом более мелкие белые и красные кровяные тельца накапливаются в разных частях жидкостного канала.

Действует ряд сил: на внутренней стороне кривой водовороты отталкивают частицы от стены. Более крупные раковые клетки выталкиваются немного сильнее, чем более мелкие лейкоциты.

На внешней стороне кривой более мелкие частицы кажутся более притянутыми к стене.Но новаторство лабиринта — это смелое количество углов.«Более крупные клетки, как и большинство раковых клеток, фокусируются довольно быстро из-за кривизны.

Но чем меньше размер клетки, тем больше времени требуется, чтобы сфокусироваться», — сказал Награт. «Углы производят перемешивающее действие, которое заставляет более мелкие белые кровяные тельца намного быстрее приближаться к положению равновесия».Этот извилистый путь также означал, что Эрик Лин, докторант Университета Массачусетса в области химического машиностроения и первый автор статьи в Cell Systems, смог уместить 60 сантиметров канала на микросхеме, которая могла бы содержать только 10 сантиметров в спиральной компоновке.

Более того, без необходимости ждать, пока раковые клетки свяжутся с ловушками или маркерами, кровоток через чип был очень быстрым. Команда смогла уменьшить количество лейкоцитов, загрязняющих образец раковых клеток, в 10 раз, просто пропустив захваченную часть крови через вторую микросхему лабиринта — процесс, на который потребовалось всего пять дополнительных минут.Тысяча лейкоцитов, смешанных с примерно 9-50 опухолевыми клетками, может показаться большим количеством, но с таким уровнем загрязнения можно справиться в лаборатории анализа отдельных клеток. Команда проанализировала отдельные клетки, чтобы выяснить, какие гены были активными и какие мутации присутствовали в раковых клетках.

С помощью генетического профилирования команда смогла выделить клетки, которые были на пути к стволовым состояниям и обратно, захватив спектр раковых стволовых клеток. Они протестировали чип с образцами крови пациентов с раком поджелудочной железы и на поздней стадии рака груди.

«Мы думаем, что это может быть способом наблюдения за пациентами в клинических испытаниях», — сказал Вича. «Вместо того, чтобы просто подсчитывать клетки, собирая их, мы можем проводить молекулярный анализ, чтобы знать, на что мы можем нацелить лечение».В клинических испытаниях Wicha, проводимых Моникой Бернесс, преподавателем гематологии и онкологии, лабиринтный чип изолирует раковые клетки из крови пациентов с агрессивной формой рака груди. Испытание изучает, может ли лечение, блокирующее молекулу иммунного сигнала, называемую интерлейкином-6, которая помогает заживлять раны, временно активируя взрослые стволовые клетки, может помочь в борьбе со случаями рака груди, которые не поддаются стандартному лечению.

Есть подозрение, что интерлейкин-6 способствует развитию раковых стволовых клеток, поэтому они ожидают, что во время лечения количество стволовых клеток в крови сократится.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *