Nowe urządzenie do noszenia może wykryć raka z większą precyzją
Naukowcy z University of Michigan opracowali i testują obecnie urządzenie, które nazywają „uosobieniem medycyny precyzyjnej”, które wykrywa raka we krwi krążącej.
„Nikt nie chce mieć biopsji” - mówi dr Daniel Hayes, Stuart B. Padnos, profesor badań nad rakiem piersi na Uniwersytecie Michigan Rogel Cancer Center w Ann Arbor.
Biopsje są inwazyjne i mogą być niewygodne, ale są obecnie najdokładniejszą metodą określania, czy dana osoba ma raka.
Jednak dr Hayes sugeruje: „Gdybyśmy mogli uzyskać wystarczającą ilość komórek rakowych z krwi, moglibyśmy ich użyć do poznania biologii guza i bezpośredniej opieki nad pacjentami”.
Dr Hayes i jego zespół opracowali niedawno urządzenie do noszenia na ciele, które może „filtrować” krążącą krew pod kątem komórek nowotworowych, które - jeśli przejdzie wszystkie testy - może zastąpić płynne biopsje, podczas których pracownicy służby zdrowia pobierają próbki krwi lub moczu od osób w celu wyszukania markerów rak.
Guzy nowotworowe uwalniają komórki do krwi, co oznacza, że przynajmniej w teorii pobierając i analizując próbkę krwi, specjalista powinien być w stanie wykryć obecność raka.
Jednak łatwiej to powiedzieć niż zrobić, ponieważ nawet u osób z nowotworami złośliwymi próbki krwi mogą nie ujawniać zbyt wiele lub wcale, ponieważ komórki rakowe ich guzy uwalniają się szybko do krwi i mogą nie ujawniać się w pojedyncza próbka krwi.
Zachęceni tą komplikacją, dr Hayes i jego koledzy z University of Michigan opracowali urządzenie, które może wykonać wszystkie zadania związane z biopsją płynu, ale faktycznie „skanuje” krwioobieg w poszukiwaniu komórek rakowych.
Na razie zespół przetestował to urządzenie na psach i donosi o wynikach w czasopiśmie Nature Communications.
Wyzwania w osiągnięciu skutecznego projektu
Naukowcy wyjaśniają, że chociaż większość komórek rakowych, które trafiają do krwiobiegu, nie przeżywa długo, te, które przeżyją, mogą znaleźć się w różnych częściach ciała i utworzyć nowy, przerzutowy guz.
Zdjęcie: dr Tae Hyun Kim
Z tego powodu ważne jest, aby jak najszybciej wykryć obecność raka i ukierunkować go na odpowiednie leczenie, zapobiegając jego rozprzestrzenianiu się i powodowaniu dalszych szkód.
Kiedy zdecydowali się opracować nadające się do noszenia urządzenie do badań przesiewowych komórek rakowych we krwi, dr Hayes i jego współpracownicy napotkali szereg przeszkód, które musieli obejść.
Po pierwsze, urządzenie ma wymiary około 2 na 2,75 na 1 cal, ale musi pasować do wszystkich technologii badań przesiewowych i analizy krwi, które zwykle obejmują maszyny o wysokości biurka. Następnie musieli znaleźć sposób na uczynienie tego urządzenia do noszenia skutecznym i bezpiecznym.
„Najtrudniejszymi częściami było zintegrowanie wszystkich komponentów w jednym urządzeniu, a następnie upewnienie się, że krew nie krzepnie, komórki nie zatykają chipa, a całe urządzenie jest całkowicie sterylne” - wyjaśnia pierwszy autor badania , Dr Tae Hyun Kim
Zespół wymyślił kilka kreatywnych rozwiązań wszystkich tych problemów. Po pierwsze, znaleźli sposób na zmieszanie krwi przepływającej przez urządzenie z antykoagulantem (środkiem przeciwzakrzepowym) - heparyną. Następnie wymyślili sposób na upewnienie się, że urządzenie pozostanie sterylne bez wpływu na przeciwciała na chipie, które pomagają zidentyfikować komórki rakowe.
Jeśli chodzi o chip znajdujący się w rdzeniu tego urządzenia, naukowcy wyjaśniają, że wykorzystuje on tlenek grafenu do tworzenia mechanizmów „filtrujących” zakończonych przeciwciałami, które są w stanie wychwycić ponad 80 procent komórek rakowych obecnych we krwi.
„Uosobienie medycyny precyzyjnej”
Aby przetestować to urządzenie, naukowcy pracowali ze zdrowymi psami, którym wstrzyknięto ludzkie komórki rakowe. Zespół zapewnia, że to leczenie nie ma długoterminowego wpływu na zwierzęta, których układ odpornościowy pozbywa się obcych komórek w ciągu kilku godzin po wstrzyknięciu.
W swoim eksperymencie badacze podawali psom łagodne środki uspokajające w ciągu pierwszych kilku godzin po wstrzyknięciu komórek rakowych, a następnie dopasowali urządzenia do badań przesiewowych.
Ponadto zespół zbierał próbki krwi od każdego zwierzęcia co 20 minut i badał je osobno pod kątem komórek rakowych, używając chipów o tym samym projekcie, co te, które umieszczali w urządzeniach eksperymentalnych.
Naukowcy odkryli, że urządzenie do noszenia zidentyfikowało i zebrało 3,5 razy więcej komórek rakowych na mililitr krwi niż ten sam chip podczas „skanowania” próbek krwi in vitro.
„To różnica między posiadaniem kamery bezpieczeństwa, która robi zdjęcie drzwi co pięć minut lub nagrywa wideo. Gdyby intruz wszedł między migawki, nie wiedziałbyś o tym ”- mówi współautorka badania, dr Sunitha Nagrath.
W przyszłych badaniach naukowcy zamierzają udoskonalić urządzenie do noszenia, zwiększając jego szybkość przetwarzania krwi. Aby przetestować to dalej, w bardziej realistycznym kontekście, badacze planują następnie użyć go na psach, które już mają raka.
Chociaż jak dotąd nowe urządzenie jest bardzo obiecujące, dr Hayes uważa, że jest jeszcze trochę czasu, zanim stanie się dostępne dla ludzi. Szacuje, że zespół może być w stanie przeprowadzić badania kliniczne na ludziach w ciągu 3 do 5 lat.
„To uosobienie medycyny precyzyjnej, która jest obecnie tak ekscytująca w dziedzinie onkologii”.
Dr Daniel Hayes
