Blodbiopsi:Frigivelse af kræftceller for bedre analyse

En ny enhed udviklet ved University of Michigan kunne give en ikke-invasiv måde at overvåge fremskridtene af en avanceret kræftbehandling.

Det kan plukke kræftceller ud af en blodprøve og lade dem gå senere, muliggør yderligere test, der kan vise, om terapien med held befrier patienten for de farligste kræftceller.

Celler frigivet til blodbanen af ​​tumorer kan bruges til at overvåge kræftbehandling, men de er meget svære at fange, tegner sig for omkring én ud af en milliard celler, siger Sunitha Nagrath, U-M adjunkt i kemiteknik.

Nagrath og hendes samarbejdspartnere var banebrydende teknologier til at fange disse celler fra blodprøver. Deres enheder fangede cellerne på chips lavet med grafenoxid, et enkelt lag af kulstof- og oxygenatomer. Men al analyse skulle udføres på chippen, fordi cellerne sad godt fast.

"Vi kunne dyrke cellerne på chippen eller analysere dem alle sammen, men forskning har vist, at kræftceller ikke alle er ens, sagde hun. Derfor, det er vigtigt at studere celler individuelt, og vores nye enhed gør dette muligt."

Stamcelleteorien om kræft hævder, at tilbagefald opstår, fordi kemoterapi og strålebehandling ikke er særlig effektive til at dræbe kræftstamceller, som kan udgøre så meget som 10 procent af en tumor. Som resultat, de efterladte kræftstamceller er i stand til at vokse tumoren igen eller spredes til andre områder af kroppen.

Nye behandlinger i kliniske forsøg angriber stamcellerne, men at dræbe denne mindre befolkning skrumper ikke umiddelbart tumoren. Læger har brug for en god måde at overvåge, om kræftstamcellerne er på tilbagegang. Dette kan være muligt gennem blodprøver, men klinikere skal studere indfangede celler individuelt, og det betyder at fjerne dem fra chippen.

"Hvordan kan vi frigive cellen uden at beskadige den - det er navnet på spillet, " sagde Jinsang Kim, U-M professor i materialevidenskab og teknik, som ledte projektet sammen med Nagrath.

Kim arbejder på designprincipper for at skabe kædelignende molekyler med særlige evner, og hans team udtænkte en løsning. Hans gruppe udviklede en polymer, der er fast ved stuetemperatur, men falder fra hinanden ved en temperatur, der kan indstilles hvor som helst mellem omkring 40 og 68 grader Fahrenheit.

Polymeren opløses i vand, når den interagerer med vandmolekyler. Ved højere temperaturer, varme bryder interaktionerne op, så polymeren ikke opløses. Apoorv Shanker, en kandidatstuderende i makromolekylær videnskab og teknik, sæt polymeren til at opløses ved temperaturer under 54 grader. Holdet blandede de bittesmå cellefangende grafenoxidflager ind i polymeren og byggede chippen ind i en enhed til at lede blodprøven hen over den.

"Det er meget skånsomt for cellerne, " sagde Nagrath, kontrasterer det lille temperaturfald med andre designs, der er afhængige af opvarmning eller enzym-inducerede kemiske reaktioner for at frigive cellerne.

Enheden kan fange og frigive op til 80 procent af kræftcellerne i den indledende blodprøve. Derefter, klinikerne kunne samle cellerne i en vævslignende prøve til konventionel analyse, som kan afsløre andelen af ​​indfangede kræftceller, der er stamceller. Alternativt de kunne identificere enkeltceller til mere detaljeret undersøgelse, såsom fuld genetisk sekventering eller test, der identificerer, hvilke lægemidler der ville være mest effektive.

"Fordi enheden er nem og omkostningseffektiv at lave, store kliniske undersøgelser er mulige, " sagde Kim.

Undersøgelsen blev lavet i samarbejde med gruppen af ​​Max Wicha, U-M professor i onkologi, og gruppen af ​​Diane Simeone, professor i kirurgi og molekylær &integrativ fysiologi.

Det er beskrevet i avisen, "Tunbar termisk-følsom polymer-grafenoxid-komposit til effektiv indfangning og frigivelse af levedygtige cirkulerende tumorceller, ", som for nylig dukkede op i Advanced Materials.