Метод, который использует цитометр деформируемости для анализа отдельных клеток, может снизить потребность в более громоздких диагностических процедурах и связанных с ними расходах, одновременно улучшая точность по сравнению с существующими методами. Первоначальное клиническое исследование, в котором были проанализированы образцы плевральной жидкости от более чем 100 пациентов, было опубликовано в текущем выпуске рецензируемого журнала Science Translational Medicine.Плевральная жидкость, естественная смазка легких, когда они расширяются и сжимаются во время дыхания, обычно присутствует в пространствах, окружающих легкие.
Такие заболевания, как пневмония, застойная сердечная недостаточность и рак, могут вызывать аномально большое скопление жидкости, которое называется плевральным выпотом.Когда цитопатологи проводят скрининг плевральных выпотов на рак, они проводят визуальный анализ подготовленных клеток, извлеченных из жидкости. Подготовка клеток к этому анализу может включать сложное и трудоемкое окрашивание или молекулярную маркировку, а тесты часто не позволяют окончательно определить присутствие опухолевых клеток. В результате часто требуются дополнительные дорогостоящие тесты.
Метод исследования UCLA-Harvard, разработанный ранее исследователями UCLA, требует небольшой подготовки образцов, вместо этого полагаясь на визуализацию клеток, когда они протекают в жидкостных каналах микромасштаба.Представьте, что вы сжимаете два воздушных шара, один с водой, а другой с медом. Воздушные шары будут чувствовать себя по-другому и по-разному деформируются в вашем захвате. Исследователи использовали этот принцип на клеточном уровне, используя жидкий захват для «сжатия» отдельных клеток, которые в 10 000 раз меньше воздушных шаров — метод, называемый «цитометрия деформируемости».
Степень сжатия клетки может дать представление о составе или структуре клетки, например об эластичности ее мембраны или сопротивлении потоку ДНК или белков внутри нее. Раковые клетки имеют другую архитектуру, они мягче здоровых клеток и, как следствие, иначе «деформируются».Используя цитометрию деформируемости, исследователи могут анализировать более 1000 клеток в секунду, когда они находятся во взвешенном состоянии в текущей жидкости, предоставляя значительно больше деталей об изменениях в образце каждого пациента, чем можно было бы обнаружить с помощью предыдущих методов физического анализа.
Исследователи также отметили, что более подробная информация, которую они получили, улучшила чувствительность теста: некоторые образцы пациентов, которые не были идентифицированы как злокачественные с помощью традиционных методов, были обнаружены с помощью цитометрии деформируемости. Эти результаты были подтверждены шесть месяцев спустя.«Основываясь на этих результатах, мы начинаем исследования с большим количеством пациентов, чтобы определить, может ли это быть экономически эффективным диагностическим инструментом и предоставить еще более подробную информацию о происхождении рака», — сказал Дино Ди Карло, доцент кафедры биоинженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Школа инженерии и прикладных наук Генри Самуэли и соруководитель исследования. «Это может помочь снизить нагрузку на лабораторию и ускорить диагностику, а также предложить врачам новый способ улучшить процесс принятия клинических решений».Доктор Цзянью Рао, профессор патологии и лабораторной медицины в Медицинской школе Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, и другой соруководитель исследования, сказал, что этот метод потенциально может быть использован в ряде клинических условий для помощи в лечении больных раком.«Во-первых, это может повысить диагностическую точность обнаружения раковых клеток в образцах биологических жидкостей», — сказал Рао. «Во-вторых, он может предоставить метод первоначального скрининга на рак в образцах жидкости организма в местах с ограниченными ресурсами или отсутствием опытных цитологов.
В-третьих, он может предоставить тест для определения лекарственной чувствительности раковых клеток».Рао добавил, что необходимы дополнительные крупномасштабные клинические исследования для дальнейшей проверки этого метода для каждого из этих приложений.
Ди Карло и Рао являются членами Комплексного онкологического центра UCLA Jonsson и Калифорнийского института наносистем при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Ведущим автором статьи был Генри Т.К. Це, научный сотрудник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в области биоинженерии.
Используя большой объем клеточных данных, соавторы Райан Адамс, доцент кафедры информатики Гарвардской школы инженерии и прикладных наук, и студент Гарвардского бакалавриата Йо Суп Мун выяснили, как распределение свойств отдельных клеток коррелирует с раком. диагноз.