Forståelse af, hvordan kræft spredes:Nanotech enkeltcelleovervågningsteknik kunne give indsigt

(PhysOrg.com) -- En teknik, der lader forskere overvåge enkelte kræftceller i realtid, mens de flyder i væske, kan hjælpe læger med at studere de løsrevne tumorceller, der forårsager metastaser. Metastase er den proces, hvor sygdommen spredes gennem kroppen.

Tilgangen, udviklet ved University of Michigan, kunne også bane vejen for nye typer målrettede terapier, der går ud over personlig medicin, siger forskere.

"Vi søger individuel behandling, ikke kun til personen, men til cellen, " sagde Remy Elbez, en doktorand i anvendt fysik. Han er medforfatter til et papir om værket, der blev offentliggjort 13. december i PLoS ONE .

I de seneste år, forskere er kommet til at forstå, at ikke alle celler i en kræftsvulst deler den samme genetiske kode. Det betyder, at nogle er sværere at dræbe end andre. Og teknikker, der muliggør enkeltcellestudier, er efterspurgte. Tilgange, der behandler mange celler på én gang, er ikke så nyttige for forskere, der ønsker at se, for eksempel, på et lille antal celler, som et bestemt kræftlægemiddel efterlod i live.

En særlig farlig type kræftcelle, som forskerne ønsker at vide mere om, er den cirkulerende tumorcelle. Disse celler har adskilt sig fra den oprindelige tumor og sat af i blodbanen for at invadere fjerne væv. Forskere ved, at de er forskellige fra de celler, der bliver siddende. De deler sig ikke hurtigt, for eksempel. På samme tid, de er svære at studere af flere grunde. De er svære at finde, fordi de kun udgør mindre end én ud af en billion blodlegemer. Og de opererer i bevægelse, så at stampe dem ned til en petriskål afslører ikke deres sande natur.

"I vores suspension, cellerne kan flyde frit og opføre sig tættere på den måde, de gør i kroppen, "sagde Raoul Kopelman, Richard Smalley Distinguished University Professor of Chemistry, Fysik og anvendt fysik, og en professor i biomedicinsk teknik og biofysik.

"Dette er en helt ny teknik til at overvåge en enkelt celles vækst- og dødsprocesser i realtid i en suspension."

En bedre forståelse af cirkulerende tumorceller kan en dag føre til behandlinger, der fokuserer på dem, og hjælpe med at blokere kræft i at sprede sig ud over dets oprindelige sted, siger forskerne. Det kan forlænge patienternes liv.

"Det er konsekvenserne af metastaser, der fører til døden for de fleste kræftpatienter, sagde Kenneth Pienta, M.D., en professor i intern medicin og urologi, der studerer kræftmetastaser.

Deres tilgang bruger magneter til at rotere kræftceller på en måde, der lader deres rotationshastighed afsløre deres form og status. En voksende, delende eller døende celle spinder langsommere i forskernes system. For at demonstrere, at deres teknik virker, de indlejrede livmoderhalskræftceller med kommercielt tilgængelige magnetiske nanopartikler i en opløsning. De placerede derefter opløsningen i et magnetfelt, der roterer hurtigt nok til at opnå en asynkron rotationshastighed. På grund af den asynkrone rotation, cellerne påvirkes mere af træk og jo større, døende eller delende celler roterer meget langsommere, og med specifikke mønstre.

"For første gang, vi gør det muligt for cellen selv at være sensoren. Den kan fortælle os, hvornår den er døende, " sagde Elbez. "Andre metoder såsom fluorescerende farvestoffer er afhængige af indirekte beviser."

Det nye system kunne fremme narkotikatestning, siger forskerne. Det kunne gøre det muligt for forskere at se på de mest resistente celler.

Det kunne også bane vejen for mere personlig kræftbehandling. I det væsentlige, mini-lægemiddelforsøg kunne udføres på en lille prøve af tumorceller, før patienter udsættes for runder af kemoterapi, som måske eller måske ikke virker.

"Personlige kræftbehandlinger giver mulighed for behandling af den rigtige patient på det rigtige tidspunkt med den rigtige medicin, " sagde Pienta. "Vigtigere, det kan undgå behandling med den forkerte medicin, hvilket ikke gavner patienten og spilder penge."