Indfangning af cirkulerende kræftceller kunne give indsigt i, hvordan sygdom spredes

En glasplade med en ruhed i nanoskala kunne være en enkel måde for forskere at fange og studere de cirkulerende tumorceller, der transporterer kræft rundt i kroppen gennem blodbanen.

Ingeniør- og medicinske forskere ved University of Michigan har udtænkt sådan et set-up, som de siger drager fordel af kræftcellernes stærkere drift til at sætte sig og binde sammenlignet med normale blodceller.

Cirkulerende tumorceller menes at bidrage til kræftmetastaser, sygdommens dystre proces, der spreder sig fra sit oprindelige sted til fjerne væv. Blodprøver, der tæller disse celler, kan hjælpe læger med at forudsige, hvor længe en patient med udbredt kræft vil leve.

Lige så vigtige som skibbrudscellerne er, videnskabsfolk ved ikke meget om dem. De er sjældne, omkring en pr. milliard blodlegemer. Og de er ikke alle identiske, selvom de kommer fra den samme tumor. Eksisterende værktøjer til at isolere dem fanger kun visse typer celler - dem, der udtrykker specifikke overfladeproteiner eller er større end normale blodceller.

For eksempel, de almindeligt anvendte, Det FDA-godkendte CellSearch-system bruger antistofbelagte magnetiske perler til at opsøge tumorceller og binde sig til dem. Men ikke alle cirkulerende tumorceller udtrykker de proteiner, som disse antistoffer genkender. Det er muligt, at de farligste, kendt som kræftstam- eller stamceller, kan have smidt den afslørende frakke, derved undgår tilgange, der er afhængige af antistoffer.

Forskerne siger, at deres system sandsynligvis kunne fange disse stealth-kræftstamceller - en bedrift, som ingen forskerhold har opnået endnu.

"Vores system kan fange størstedelen af ​​cirkulerende tumorceller uanset deres overfladeproteiner eller deres fysiske størrelser, og dette kan omfatte kræftstamceller eller initierende celler, "sagde Jianping Fu, assisterende professor i maskinteknik og biomedicinsk teknik og seniorforfatter til et papir om teknikken offentliggjort online i ACS Nano .

Fu og hans ingeniørkolleger gik sammen med UM senior kræftforsker og brystkræftkliniker Dr. Sofia Merajver og hendes team. Denne tværfaglige gruppe mener, at mens enheden en dag kunne forbedre kræftdiagnose og prognose, dens første anvendelser ville være, at forskere isolerer levende cirkulerende tumorceller fra blodprøver og studerer deres biologiske og fysiske egenskaber.

"Forståelse af den fysiske adfærd og natur af disse cirkulerende tumorceller vil helt sikkert hjælpe os til bedre at forstå et af de sværeste spørgsmål inden for kræftbiologi - den metastatiske kaskade, det er, hvordan sygdommen spredes, "Fu sagde. "Vores system kunne give en effektiv og kraftfuld måde at fange de levende cirkulerende tumorceller og bruge dem som et surrogat til at studere den metastatiske proces."

Men at fange dem, så udfordrende som det har vist sig at være, er kun begyndelsen, sagde Merajver, som har brugt de sidste 18 år på at studere cellesignalering og de fysiske egenskaber ved meget aggressive kræftceller.

"Anvendelsen af ​​integrativ biologi er nødvendig for at sammensætte historien om, hvordan disse celler opfører sig i tide til at opnå succesfulde metastaser og derved opdage veje til at undertrykke denne dødelige udvikling, " sagde Merajver. "Vores samarbejde med Fu-laboratoriet eksemplificerer den innovation, der er nødvendig for krigen mod kræft - hold videnskab fra laboratoriet hele vejen til klinikken."

I deres eksperimenter, forskerne brugte en standard og billig mikrofabrikationsteknik kaldet "reaktiv ionetsning" til at ruge glasskiver med en nanoskalaopløsning. Derefter, de tilsatte forskellige blodprøver med kræftceller fra menneskelige bryster, cervikal og prostata væv. Da de hældte prøverne over glaspladerne, nanorough glasoverfladerne fangede i gennemsnit 88 procent til 95 procent af kræftcellerne.

Fu foreslår hvorfor.

"Blodceller er i sig selv svævende, "Fu sagde. "Kræftceller, herunder cirkulerende tumorceller afledt af solide tumorer, er formentlig adhærente celler. De kan flygte fra den primære tumor, mens de bibeholder visse adhæsionsegenskaber, der tillader dem at vedhæfte og etablere en anden tumor."

I andre undersøgelser, forskere har bemærket, at cirkulerende tumorceller har en tendens til at klæbe til ru overflader. Men de ru overflader i disse undersøgelser var belagt med indfangningsantistoffer. Disse nye nanorough overflader kræver ikke indfangningsantistoffer.

"Vores metode præsenterer en betydelig forbedring, da den i princippet kan anvendes på enhver kræftcelle, der kommer fra solide tumorer, " sagde Fu.

Artiklen har titlen "Nanoroughened Surfaces for Efficient Capture of Circulating Tumor Cells without Use Capture Antibodies." Universitetet forfølger patentbeskyttelse af den intellektuelle ejendomsret og søger kommercialiseringspartnere for at hjælpe med at bringe teknologien på markedet.