Un prototip de dispozitiv portabil, testat asupra animalelor, ar putea colecta continuu celule canceroase vii direct din sângele unui pacient.
Dezvoltat de o echipă de ingineri şi doctori de la Universitatea din Michigan, dispozitivul ar putea ajuta doctorii să diagnosticheze şi să trateze cancerul într-un mod mai eficient.
”Nimeni nu vrea să aibă parte de o biopsie. Dacă am putea extrage suficiente celule canceroase din sânge, le-am putea folosi pentru a învăţa despre biologia tumorii”, a spus dr. Daniel F. Hayes, profesor la Centrul pentru Cancer Rogel de la Universitatea din Michigan şi autor senior al lucrării, citat de sciencedialy.com.
Tumorile pot elibera mai mult de 1.000 de celule canceroase în sânge într-un singur minut. Metodele din prezent de capturare a celulelor canceroase în cazul cancerului de sân se bazează pe recoltarea de mostre de la pacient – de obicei nu mai mult de o linguriţă dintr-o singură extragere. Unele extrageri vin fără celule canceroase, chiar şi în cazul pacienţilor cu cancer avansat, iar o mostră tipică nu conţine mai mult de 10 celule canceroase.
În timpul a două ore petrecute în spital, noul dispozitiv ar putea captura continuu celulele canceroase direct din venă din sângele pacientului. În teste efectuate asupra animalelor, cipul care colectează celulele în dispozitivul portabil a capturat de 3,5 ori mai multe celule canceroase per milimetru de sânge decât se obţin prin mostrele obţinute prin extragerea sângelui.
”Este diferenţa dintre o cameră de supraveghere ce face poze unei uşi la fiecare cinci minute sau una care filmează. Dacă un intrus intră între cadre, nu ai putea să ştii de el”, a spus dr. Sunitha Nagrath, profesor asociat de inginerie chimică la U.M., ce a condus dezvoltarea dispozitivului.
Cercetarea arată că majoritatea celulelor canceroase nu pot supravieţui în sânge, dar cele care o fac sunt mai predispuse să formeze o nouă tumoare. În mod normal, aceste tumori satelit, numite metastaze, sunt cele mai mortale, mai degrabă decât tumoarea originală, ceea ce înseamnă că celulele canceroase capturate din sânge ar putea furniza informaţii mai bune pentru planificarea tratamentelor decât cele provenite dintr-o biopsie convenţională.
Echipa a testat dispozitivul asupra căţeilor de la Centrul pentru Cancer al Animalelor de la Universitatea Statului Colorado în colaborare cu dr. veterinar Douglas Thamm, profesor de oncologie veterinată şi director de cercetare clinică. Ei au injectat animale adulte sănătoase cu celule canceroase umane, ce sunt eliminate de sistemul imun al căţeilor în cursul a câteva ore, fără efecte de lungă durată.
În primele două ore după inecţie, căţeilor le-a fost administrat un sedativ uşor şi au fost conectaţi la dispozitiv, ce a analizat 1-2 procente din sângele lor. În acelaşi timp, căţeilor li s-a extras sângele la fiecare 20 de minute, iar celulele canceroase din aceste mostre au fost colectate de un cip cu acelaşi design.
Dispozitivul micşorează o maşină ce are de obicei mărimea unui cuptor, până la ceva ce ar putea fi purtat pe încheietură conectat la o venă din braţ. Pentru ajutor cu designul, echipa de ingineri a apelat la dr. Laura Cooling, prof. de patologie clinică.
Cele mai provocatoare etape ale dezvoltării dispozitivului au fost integrarea tuturor componentelor într-un singur aparat şi asigurarea că sângele nu face cheaguri ceea ce ar fi făcut ca astfel celulele să nu ajungă la cip şi că întregul dispozitiv este complet steril, susţin oamenii de ştiinţă.
Ei au dezvoltat protocale pentru a amesteca sângele cu heparina, un medicament ce previne cheagurile de sânge şi metode de sterilizare ce omoară bacterii fără a dăuna markerii imuni ai celulelor, sau anticorpii, colectaţi pe cip..
Cipul în sine este ceva nou, ca parte a dispozitivelor cu cea mai mare rată de captură şi foloseşte un nanomaterial, oxid de grafen, pentru a crea lanţuri moleculare dense, permiţându-i să prindă mai mult de 80% din celulele canceroase din tot sângele ce trece prin el. Cipul de asemenea ar putea fi folosit pentru a creşte celulele canceroase capturate, producând mostre mari pentru analize ulterioare.
În paşii următori de deazvoltare, echipa speră să mărească rata de procesare a sângelui. Apoi vor folosi sistemul optimizat pentru a captura celulele canceroase de la căţeii ce vin la centrul de cancer ca pacienţi. Cipurile ce ţintesc proteinele la suprafaţa celulelor canceroase ale cancerului la sân canin se află acum în curs de dezvoltare în laborator.
Hayes a estimat că dispozitivul ar putea fi supus testelor asupra oamenilor în 3-5 ani şi ar putea ajuta la optimizarea tratamentelor pentru cancerul uman, permiţându-le doctorilor să vadă dacă celulele canceroase formează moleculele ce servesc ca ţinte pentru multe medicamente mai noi împotriva cancerului.
