Эти циркулирующие клетки могут дать учёным много важной информации, которая имеет ключевое значение для контроля хода заболевания и индивидуального подбора лекарственных препаратов для эффективной борьбы с ним.
Но такое простое, на первый взгляд, решение упирается в одну проблему: раковые клетки необходимо поймать и изолировать от прочих компонентов крови для дальнейшего исследования.
Многие учёные в разных странах мира предсказывают наибольший успех в этом направлении микрогидродинамическим (или микрофлюидным) устройствам. В основе их работы лежат необычные свойства и поведение жидкостей в чрезвычайно малых объёмах, например, в каналах и капиллярах микро- и наноразмеров.
До сих пор все разработки, касающиеся изоляции раковых клеток с использованием микрофлюидных устройств, имели два серьёзных ограничения. Во-первых, для обработки достаточного количества крови приборам необходимо слишком много времени. Во-вторых, пока отсутствует надёжный способ извлечения нужных клеток для анализа после захвата.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Бригамского и женского госпиталя (Brigham and Women’s Hospital) нашли способ обойти все эти препятствия. Источником вдохновения для изобретения на этот раз стала медуза и её щупальца.
Разберёмся в особенностях процесса. Количество циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) в одном миллилитре крови конкретного пациента может колебаться от нескольких штук до нескольких тысяч.
Для того чтобы максимально расширить область захвата редко попадающихся раковых клеток, исследователи закрепили на стенках микрофлюидного канала длинные нити повторяющихся последовательностей ДНК, так называемых аптамеров (aptamer). Эти олигонуклеотиды способны связываться с определённым белком, который в большом количестве содержится на поверхности лейкозных клеток (клеток рака крови).
Нити ДНК закреплены на стенках канала «ёлочкой». Такое расположение увеличивает скорость потока, кровь активно циркулирует, и большее число клеток оказывается захваченными.
В статье, вышедшей в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи сообщают, что позднее «щупальца» легко расщепляются ферментами и высвобождают захваченные клетки для последующего анализа.
Использование новой стратегии увеличило число выловленных клеток в 10 раз по сравнению со всеми существующими аналогами. Учёные отмечают, что их прибор захватывает 60-80% всех опухолевых клеток в образце крови. При этом скорость изъятия позволяет говорить о перспективах практического применения этого метода в клинической практике.
«Если у вас есть экспресс-тест, помогающий отслеживать количество ЦОК с течением времени, вы можете контролировать прогрессирование заболевания и терапевтический эффект, — рассказывает руководитель исследования Джефф Карп (Jeffrey Karp) в пресс-релизе MIT. – Методика поможет медикам в борьбе со смертельно опасной болезнью».
Новое устройство позволит сделать методы лечения злокачественных опухолей индивидуальными, добавляют учёные. Ведь на извлечённых из кровотока раковых клетках пациента медики могут протестировать различные препараты и определить, какие из них в данном конкретном случае быстрее помогут больному.
Специалисты также утверждают, что разработанная технология универсальна и будет иметь широкое применение, как в научно-исследовательской, так и в клинической практике. Изменяя строение и длину цепочек ДНК, можно вылавливать из кровотока разные типы клеток и другие компоненты крови.
Например, с помощью новой технологии можно будет захватывать редкие клетки плода в крови беременной женщины. Анализ собранного материала поможет определять пол младенца и проводить диагностику целого ряда опасных заболеваний с минимальным риском для дальнейшего развития зародыша.