Forskere bruger nano-velcro-teknologi til at forbedre fangst af cirkulerende kræftceller

(PhysOrg.com) - Cirkulerende tumorceller, som spiller en afgørende rolle i kræftmetastaser, har været kendt af videnskaben i mere end 100 år, og forskere har længe bestræbt sig på at spore og fange dem. Nu, et UCLA-forskerhold har udviklet en innovativ enhed baseret på velcrolignende nanoskala-teknologi til effektivt at identificere og "gribe" disse cirkulerende tumorceller, eller CTC'er, i blodet.

Metastase er den mest almindelige årsag til kræftrelateret død hos patienter med solide tumorer og opstår, når disse skræmmende tumorceller forlader det primære tumorsted og bevæger sig gennem blodstrømmen for at oprette kolonier i andre dele af kroppen.

Den nuværende guldstandard til bestemmelse af tumors sygdomsstatus involverer invasiv biopsi af tumorprøver, men i de tidlige stadier af metastase, det er ofte svært at identificere et biopsi -sted. Ved at optage CTC'er i blodprøver, læger kan i det væsentlige udføre en "flydende" biopsi, muliggør tidlig opdagelse og diagnose, samt forbedret overvågning af kræftfremgang og behandlingsrespons.

I en undersøgelse offentliggjort i denne måned og fremhævet på forsiden af ​​tidsskriftet Angewandte Chemie, UCLA-forskerne annoncerer den vellykkede demonstration af denne "nano-velcro" teknologi, som de konstruerede til en 2,5-til-5-centimeter mikrofluidisk chip. Denne anden generations CTC-capture-teknologi viste sig at være i stand til yderst effektiv berigelse af sjældne CTC'er fanget i blodprøver indsamlet fra prostatakræftpatienter.

Den nye tilgang kunne være endnu hurtigere og billigere end eksisterende metoder, og det fanger et større antal CTC'er, sagde forskerne.

Prostatakræftpatienterne blev rekrutteret ved hjælp af et klinisk team ledet af læger Dr. Matthew Rettig, fra UCLA Department of Urology, og Dr. Jiaoti Huang, fra UCLA Department of Pathology and Laboratory Medicine.

Den nye CTC-berigelsesteknologi er baseret på forskerholdets tidligere udvikling af 'fly-paper' teknologi, skitseret i et papir fra 2009 i Angewandte Chemie. Teknologien involverer en nanopillar-dækket siliciumchip, hvis "klæbrighed" skyldes interaktionen mellem nanopillerne og nanostrukturer på CTC'er kendt som microvilli, skaber en effekt meget som toppen og bunden af ​​velcro.

Den nye, anden generations enhed tilføjer en overlejret mikrofluid kanal for at skabe en væskestrømningsbane, der øger blandingen. Ud over den velcrolignende effekt fra nanopillerne, blandingen produceret af mikrofluidkanalens arkitektur får CTC'erne til at have større kontakt med det nanopillardækkede gulv, yderligere at forbedre enhedens effektivitet.

"Enheden har høj strøm af blodprøver, som kører med øget (lyn) hastighed, "sagde senior studie forfatter Dr. Hsian-Rong Tseng, en lektor i molekylær og medicinsk farmakologi ved UCLA Crump Institute for Molecular Imaging og California NanoSystems Institute ved UCLA.

"Cellerne hopper op og ned inde i kanalen og bliver smækket mod overfladen og bliver fanget, "forklarede Dr. Clifton Shen, en anden studie forfatter.

Fordelene ved den nye enhed er betydelige. CTC-fangsthastigheden er meget højere, og enheden er lettere at håndtere end sin første generations modstykke. Det har også en mere brugervenlig, halvautomatiseret interface, der forbedrer den tidligere enheds rent manuelle betjening.

"Denne nye CTC -teknologi har potentiale til at være et stærkt nyt værktøj for kræftforskere, giver dem mulighed for at studere kræftudvikling ved at sammenligne CTC'er med den primære tumor og de fjerne metastaser, der oftest er dødelige, "sagde Dr. Kumaran Duraiswamy, en kandidat fra UCLA Anderson School of Management, der blev involveret i projektet, mens han var i skole. "Når den når klinikken i fremtiden, denne CTC-analyseteknologi kan hjælpe med at bringe virkelig personlig kræftbehandling og håndtering. "