Ny mikrofluidikaenhed kan detektere kræftceller i blod

Forskere ved University of Illinois i Chicago og Queensland University of Technology of Australia, har udviklet en enhed, der kan isolere individuelle kræftceller fra patientblodprøver. Mikrofluid -enheden virker ved at adskille de forskellige celletyper, der findes i blod, efter deres størrelse. Enheden muligvis en dag muliggør hurtig, billige flydende biopsier til at hjælpe med at opdage kræft og udvikle målrettede behandlingsplaner. Resultaterne er rapporteret i journalen Mikrosystemer og nanoengineering .

"Denne nye mikrofluidikechip lader os adskille kræftceller fra fuldblod eller minimalt fortyndet blod, "sagde Ian Papautsky, Richard og Loan Hill -professor i bioingeniør i UIC College of Engineering og tilsvarende forfatter på papiret. "Mens der bliver tilgængelige apparater til påvisning af kræftceller, der cirkulerer i blodet, de fleste er relativt dyre og er uden for rækkevidde for mange forskningslaboratorier eller hospitaler. Vores enhed er billig, og kræver ikke meget prøveforberedelse eller fortynding, gør det hurtigt og let at bruge. "

Evnen til med succes at isolere kræftceller er et afgørende skridt for at muliggøre flydende biopsi, hvor kræft kunne påvises gennem en simpel blodtrækning. Dette ville fjerne ubehag og omkostninger ved vævsbiopsier, der bruger nåle eller kirurgiske procedurer som en del af kræftdiagnose. Flydende biopsi kan også være nyttig til at spore effektiviteten af ​​kemoterapi i løbet af tiden, og til at opdage kræft i organer, der er vanskelige at få adgang til gennem traditionelle biopsiteknikker, herunder hjernen og lungerne.

Imidlertid, isolering af cirkulerende tumorceller fra blodet er ingen let opgave, da de findes i ekstremt små mængder. For mange kræftformer, cirkulerende celler er til stede på niveauer tæt på en pr. 1 milliard blodlegemer. "Et rør på 7,5 milliliter blod, hvilket er et typisk volumen for en blodprøve, kan have ti kræftceller og 35-40 milliarder blodlegemer, "sagde Papautsky." Så vi leder virkelig efter en nål i en høstak. "

Mikrofluidteknologier præsenterer et alternativ til traditionelle metoder til celledetektering i væsker. Disse enheder bruger enten markører til at fange målrettede celler, når de flyder forbi, eller de drager fordel af de fysiske egenskaber ved målrettede celler - hovedsageligt størrelse - for at adskille dem fra andre celler, der findes i væsker.

Papautsky og hans kolleger udviklede en enhed, der bruger størrelse til at adskille tumorceller fra blod. "Brug af størrelsesforskelle til at adskille celletyper i en væske er meget lettere end affinitetsseparation, der bruger 'klæbrige' tags, der fanger den rigtige celletype, når den går, "sagde Papautsky." Affinitetsseparation kræver også en masse avanceret rensningsarbejde, som størrelsesseparationsteknikker ikke har brug for. "

Enheden Papautsky og hans kolleger udviklet udnytter fænomenerne inertial migration og forskydningsinduceret diffusion til at adskille kræftceller fra blod, når det passerer gennem 'mikrokanaler' dannet i plastik. "Vi undersøger stadig fysikken bag disse fænomener og deres samspil i enheden, men det adskiller celler baseret på små forskelle i størrelse, der dikterer cellens tiltrækning til forskellige steder inden for en væskesøjle, når den bevæger sig. "

Papautsky og hans kolleger 'spikede' 5-milliliter prøver af sundt blod med 10 småcellet lungekræftceller og løb derefter blodet gennem deres enhed. De var i stand til at genvinde 93 procent af kræftcellerne ved hjælp af mikrofluid -enheden. Tidligere udviklede mikrofluidika-enheder designet til at adskille cirkulerende tumorceller fra blod havde genopretningshastigheder mellem 50 procent og 80 procent.

Da de løb otte blodprøver taget fra patienter med diagnosen ikke-småcellet lungekræft, de var i stand til at adskille kræftceller fra seks af prøverne ved hjælp af mikrofluid -enheden.

Ud over enhedernes høje effektivitet og pålidelighed, Papautsky sagde, at det er nødvendigt med lidt fortynding er et andet plus. "Uden at skulle fortyndes, tiden til at køre prøver er kortere, og det er forberedelsestiden. "De brugte fuldblod i deres forsøg såvel som blod fortyndet kun tre gange, hvilket er lavt i forhold til andre protokoller til celleseparation ved hjælp af enheder baseret på inertial migration.

Papautsky og kollega Dr. Alicia Hubert, adjunkt i kirurgi ved UIC College of Medicine, modtog for nylig $ 125, 000, et års tilskud fra University of Illinois Cancer Center til at udvikle en mikrofluidika-enhed, der kan adskille cirkulerende tumorceller samt detektere DNA fra kræftceller i blod fra lungekræftpatienter. De vil bruge blod fra patienter, der bliver set på University of Illinois Cancer Center til at teste effektiviteten af ​​deres prototype -enhed.