Schallpinzetten isolieren kontaktlos im Blut zirkulierende Krebszellen
Schallpinzetten isolieren kontaktlos im Blut zirkulierende Krebszellen
Anonim

Ein Team von Bioingenieuren sagt, dass sie mithilfe von Schallwellen, ohne physischen Kontakt oder Schaden, im Blut zirkulierende Tumorzellen effizient isolieren können. Diese kontaktlose Methode garantiert, dass die ursprünglichen Eigenschaften der Zelle erhalten bleiben und kommt so der Krebsforschung zugute. Es könnte auch zu einer genaueren Überwachung des Ansprechens eines Krebspatienten auf die Behandlung führen.

Ein einfacher Bluttest kann zirkulierende Tumorzellen (CTCs) erkennen und bietet Ärzten so eine minimal-invasive Möglichkeit, die Krebsbehandlung zu steuern. Die gegenwärtigen Techniken schädigen oder verändern die Eigenschaften von CTCs, so dass sie den Muttertumor möglicherweise nicht mehr originalgetreu darstellen. Um dieses Problem anzugehen, entwickelten Dr. Tony Jun Huang, Professor an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Mechanik an der Pennsylvania State University, und seine Kollegen am MIT, der Notre Dame University und der Carnegie Mellon University ein innovatives Zelltrenngerät basierend auf Akustik.

Laut Dr. Richard Conroy vom National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering ähnelt die Methode einer akustischen "Pinzette".

Schematische Darstellung der Vorrichtung zur Separation von Krebszellen

„Diese Pinzette kann Tausende von Zellen bewegen und manipulieren, ohne sie zu berühren, und ihre Eigenschaften erhalten“, sagte Conroy in einer Pressemitteilung.

Im Wesentlichen verwendet das neue Verfahren akustische Wellen, ähnlich denen bei einer Ultraschallprüfung. Während eine Blutprobe über einen Mikrofluidik-Chip geleitet wird, trennt ein Bruchteil einer Sekunde akustischer Wellen die Blutzellen von den CTCs. Dieser Sortierprozess funktioniert aufgrund des signifikanten Unterschieds in Größe und Gewicht zwischen den verschiedenen Zelltypen. Im Gegensatz zu anderen Sortiermethoden übt die sehr kurze akustische Exposition wenig bis gar keinen Stress auf die Zellen aus und maximiert so das Potenzial, dass CTCs in ihrem nativen Zustand für eine spätere Analyse intakt bleiben.

Um die Technologie zu verfeinern, kombinierten Huang und seine Kollegen eine Mischung aus kultivierten Krebszellen und weißen Blutkörperchen. Nach einigen Experimenten definierten sie, welche Parameter, einschließlich Blutflussraten und akustischer Wellenlänge, zu der schnellsten und effizientesten Trennung von Zellen führen würden. Die neu optimierten Parameter führten zu einer 20-fachen Effizienzsteigerung, sodass die Technologie 83 Prozent der gesamten Krebszellen zurückgewinnen konnte. Als nächstes testete die Gruppe die Technologie an Blutproben von drei Brustkrebspatientinnen.

„Der derzeitige Durchsatz ist noch lange nicht ideal, aber er ermöglicht es uns, den klinischen Nutzen der akustischen Trennung zu testen“, sagte Huang. Dennoch hat seine neue Methode, die mit einem kostengünstigen und kompakten Gerät durchgeführt wird, viele Vorteile, darunter die Biokompatibilität und das Beibehalten der ursprünglichen Eigenschaften der Krebszellen.

„Die Entwicklung solcher Tools wird sowohl im Forschungslabor als auch in der Klinik eine beträchtliche Anzahl von Anwendungen haben“, sagte Conroy.

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