Обнаруженные в крови пациента циркулирующие опухолевые клетки или ЦОК обладают мощным потенциалом, чтобы показать, насколько хорошо работает лечение рака, и принять решение о лечении. Тем не менее, технологии ЦОК еще не получили широкого применения в клиниках, отчасти потому, что ЦОК очень редки, и их отделение от миллиарда нормальных клеток крови представляет собой сложную задачу.

Новая микрожидкостная система, разработанная инженерами Johns Hopkins, может упростить сбор и тестирование резистентных к лекарствам ЦОК из образцов крови, известных как «жидкие биопсии», которые быстрее, менее инвазивны и безопаснее, чем традиционные биопсии тканей.

Результаты команды появились в PLOS ONE.

«Наш рабочий процесс имеет потенциал для прямой оценки циркулирующих опухолевых клеток и определения новых, оптимальных комбинаций лекарств, которые делают раковые клетки снова чувствительными к лечению», — сказала главный исследователь исследования Суджунг Клэр Хур, доцент Клэр Бут Люс на кафедре машиностроения в Инженерная школа Уайтинга.

Поскольку жидкие биопсии можно брать чаще, они помогают клиницистам оценивать пациентов на разных этапах лечения рака . Например, эти биопсии могут собрать информацию о том, почему некоторые раковые клетки становятся устойчивыми к текущему лечению пациента, сказал Хур.

Ее лаборатория ранее разработала метод выделения ЦОК для целей тестирования: образец крови проходит через микрожидкостный чип, который распознает и улавливает только редкие опухолевые клетки, как нищий, просеивающий золото.

В этом новом исследовании ученые решили адаптировать этот метод для изучения реакции клеток на лекарство в реальном времени. Во-первых, команда исследовала образцы цельной крови, в которые была добавлена ​​устойчивая к лекарственным препаратам клеточная линия рака легких, через ранее упомянутый процесс очистки. Затем они использовали свое новое микрожидкостное устройство в качестве электропоратора, создавая отверстия в мембранах раковых клеток с помощью разрядов электричества, прежде чем напрямую вводить в клетки комбинацию двух противораковых препаратов.

Они обнаружили, что сочетание правильных лекарств может преодолеть резистентность и восстановить терапевтический ответ в опухолевых клетках, — сказал Хён Ву Сон, доктор философии. кандидат в лаборатории Гура и ведущий автор исследования.

По словам Сунга, ключевым нововведением системы является ее зависимость от конвейера визуализации отдельных клеток, метода, который идентифицирует дискретные межклеточные различия в клеточной популяции. В этом исследовании они использовали этот подход, чтобы определить, является ли каждая клетка, которую они собирают и подвергают электропорации, проницаемой для доставки лекарственного средства или нет, и является ли клетка живой или мертвой после удара.

«Как правило, более высокое напряжение приведет к большему количеству отдельных «экземпляров» клеток, которые мы видим на наших изображениях, которые проницаемы, но также и к более высоким «экземплярам» клеток, которые умирают от слишком сильного удара. Собирая всю эту информацию из клеток в диапазоне входных напряжений, наш подход позволяет нам рассчитать производительность электропорации и определить оптимальное напряжение, которое лучше всего работает для клеток в нашей системе», — сказал Сунг.

Одноклеточный анализ также многообещающ в том, что он касается редкого характера ЦОК в образцах крови . Обычные методы анализа требуют присутствия определенного количества клеток для успешной обработки образца. Напротив, система лаборатории Hur предлагает альтернативный способ анализа меньшей популяции клеток, таких как ЦОК.

Хотя это исследование представляет собой доказательство концепции, исследователи полагают, что после дополнительной работы система когда-нибудь предоставит врачам информацию, необходимую им для определения того, будут ли отдельные пациенты реагировать на конкретное лекарство или нет.

«В будущих исследованиях мы планируем увеличить объем крови, обрабатываемой за цикл, и расширить виды терапии, которые мы доставляем к клеткам, помимо лекарств. Наша технология также может быть использована для мониторинга реакции на другие виды лечения, такие как генная терапия и иммунотерапии, просто с помощью простого анализа крови », — сказал Сун.