Новое носимое устройство может более точно определять рак
Исследователи из Мичиганского университета разработали и сейчас тестируют устройство, которое они называют «воплощением точной медицины», которое обнаруживает рак в циркулирующей крови.
«Никто не хочет делать биопсию», - говорит д-р Дэниел Хейс, Стюарт Б. Паднос, профессор исследований рака груди в онкологическом центре Рогеля Мичиганского университета в Анн-Арборе.
Биопсия инвазивна и может быть неудобной, но в настоящее время она является наиболее точным методом определения наличия у человека рака.
Но доктор Хейс предполагает: «Если бы мы могли получить достаточное количество раковых клеток из крови, мы могли бы использовать их, чтобы узнать о биологии опухоли и оказать непосредственную помощь пациентам».
Доктор Хейс и его команда недавно разработали носимое устройство, которое может «фильтровать» циркулирующую кровь от раковых клеток, которое - если оно пройдет все тесты - может заменить жидкую биопсию, когда медицинские работники берут образцы крови или мочи у людей для поиска маркеров рак.
Раковые опухоли выделяют клетки в кровь, а это означает, что, по крайней мере теоретически, взяв образец крови и проанализировав его, специалист должен быть в состоянии обнаружить наличие рака.
Тем не менее, это легче сказать, чем сделать, поскольку даже у людей со злокачественными опухолями образцы крови могут не выявить много или вообще ничего, поскольку раковые клетки, выделяемые их опухолями в кровь, быстро циркулируют и могут не проявляться в единичный образец крови.
Воодушевленные этим осложнением, доктор Хейс и его коллеги из Мичиганского университета разработали устройство, которое может выполнять всю работу по жидкостной биопсии, но фактически «сканируя» кровоток на предмет раковых клеток.
В настоящее время команда провела испытания этого устройства на собаках и сообщает о результатах в журнале. Nature Communications.
Проблемы в достижении эффективного дизайна
Исследователи объясняют, что, хотя большинство раковых клеток, попадающих в кровоток, не выживают долго, те, которые выживают, могут попасть в разные части тела и образовать новую метастатическую опухоль.
Изображение предоставлено: Тэ Хён Ким, доктор философии.
По этой причине важно как можно скорее обнаружить наличие рака и нацелить на него адекватное лечение, не допуская его распространения и нанесения дальнейшего ущерба.
Когда они решили попробовать разработать носимое устройство для выявления раковых клеток в крови, доктор Хейс и его коллеги столкнулись с рядом препятствий, которые им пришлось преодолеть.
Во-первых, устройство имеет размер 2 на 2,75 на 1 дюйм, но оно должно соответствовать всем технологиям скрининга и анализа крови, которые обычно составляют машины высотой с стол. Затем им пришлось найти способы сделать это носимое устройство эффективным и безопасным.
«Самыми сложными частями было объединение всех компонентов в одном устройстве, а затем обеспечение того, чтобы кровь не свертывалась, клетки не забивали чип и что все устройство было полностью стерильным», - объясняет первый автор исследования. , Тэ Хён Ким, доктор философии
Команда действительно придумала несколько творческих решений для всех этих проблем. Во-первых, они нашли способ смешивать кровь, проходящую через устройство, с антикоагулянтом (агентом, препятствующим свертыванию крови) - гепарином. Затем они придумали способ убедиться, что устройство остается стерильным, не влияя на антитела на чипе, которые помогают идентифицировать раковые клетки.
Что касается чипа, который лежит в основе этого устройства, исследователи объясняют, что он использует оксид графена для создания «фильтрующих» механизмов с антителами, которые способны улавливать более 80 процентов раковых клеток, присутствующих в крови.
«Воплощение точной медицины»
Чтобы протестировать это устройство, исследователи работали со здоровыми собаками, которым вводили раковые клетки человека. Команда заверяет, что это лечение не оказывает длительного воздействия на животных, чья иммунная система избавляется от чужеродных клеток в течение нескольких часов после инъекции.
В своем эксперименте исследователи давали собакам мягкие седативные препараты в течение первых двух часов после инъекции раковых клеток, а затем устанавливали устройства для скрининга.
Кроме того, каждые 20 минут команда собирала образцы крови у каждого животного и отдельно проверяла их на наличие раковых клеток, используя чипы той же конструкции, что и те, которые они вставляли в экспериментальные устройства.
Исследователи обнаружили, что носимое устройство идентифицировало и собирало в 3,5 раза больше раковых клеток на миллилитр крови, чем тот же чип при «сканировании» образцов крови in vitro.
«В этом разница между камерой наблюдения, которая делает снимок двери каждые пять минут, или снимает видео. Если злоумышленник войдет в промежуток между снимками, вы не узнаете об этом », - говорит соавтор исследования Сунита Награт, доктор философии.
В будущих исследованиях исследователи стремятся усовершенствовать носимое устройство, увеличив скорость обработки крови. Чтобы проверить это в более реалистичном контексте, исследователи затем планируют использовать его на собаках, у которых уже есть рак.
Хотя новое устройство пока показало многообещающие результаты, доктор Хейс считает, что еще есть время, пока оно не станет доступным для людей. По его оценкам, команда сможет провести клинические испытания на людях в течение 3-5 лет.
«Это воплощение точной медицины, которая сейчас так интересна в области онкологии».
Д-р Дэниел Хейс
