Метастатичний рак: мікрофлюїдні пристрої в діагностиці

Значення циркулюючих пухлинних клітин

Виділення циркулюючих пухлинних клітин із периферичної крові забезпечує мінімально інвазивну альтернативу базового розуміння, діагностики та прогнозування метастатичного раку. Нині проводяться численні дослідження, зосереджені на вивченні функціональної ролі та клінічного значення циркулюючих пухлинних клітин. Однак більшість із них обмежені технічними труднощами комплексного збагачення інтактних та життєздатних циркулюючих клітин пухлини з одночасним запобіганням контамінації лейкоцитами. У роботі, представленій науковими співробітниками Університету Джорджії (The University of Georgia), США, повідомляється про розроблення нового методу, заснованого на контрасті намагнічених клітин у біосумісних ферофлюїдах — колоїдній магнітній суспензії наночастинок. Продемонстрований метод отримав назву інтегрованого ферогідродинамічного розподілення клітин (integrated ferrohydrodynamic cell separation — iFCS) і дозволяє збагачувати циркулюючі пухлинні клітини незалежним від пухлинного антигену способом, включаючи зміни розміру клітини. Стаття за матеріалами роботи опублікована у виданні «Lab on a Chip» 23 квітня 2019 р.

Метод інтегрованого ферогідродинамічного розподілення клітин

Циркулюючі пухлинні клітини відокремлюються від первинної пухлини та потрапляють у кровообіг, що згодом призводить до розвитку нових метастатичних вогнищ онкологічного процесу. Водночас типова проба крові від 7 до 10 мл може містити лише декілька пухлинних клітин, більше того — в поєднанні з мільйонами лейкоцитів. Також труднощі виокремлення циркулюючих пухлинних клітин зумовлені тим, що у вибірці декількох сотень клітин кожна може мати безліч характеристик. Окремі з них можуть вирізнятись ознаками, характерними для клітин шкіри, в той час як інші — наслідувати міозити. Крім того, такі клітини можуть варіювати за розмірами.
Для підвищення ефективності та швидкості виокремлення зазначених рідкісних клітин з метою проведення подальшої їх діагностичної оцінки дослідники кафедри хімії та Школи електричної та комп’ютерної інженерії (School of Electrical and Computer Engineering) Університету Джорджії створили новий мікрофлюїдний чіп, який здатен фіксувати майже кожну циркулюючу клітину пухлинної тканини — точність пристрою оцінена на рівні 99%. За словами дослідників, клініцисти мають змогу лікувати лише те, що може бути діагностовано. І найчастіше певні типи циркулюючих пухлинних клітин не можуть бути виявлені. Однак застосування пристрою iFCS дозволяє виокремити майже всі підтипи подібних клітин і навіть визначити, які з них найінформативніші при оцінці можливого рецидиву та прогресування онкологічного процесу. Окрім того, автори дослідження висловили думку про те, що застосування пристрою насамкінець дозволить лікарям оцінювати реакцію пацієнта на певні види лікування значно раніше, ніж це можливо нині.
Донедавна більшість методів щодо виокремлення циркулюючих пухлинних клітин були зосереджені на виявленні та виділенні декількох подібних клітин у пробі крові. Однак представлений метод, заснований на альтернативному підході, дозволяє видаляти зі зразка крові всі елементи, що не належать до пухлинних клітин. Крім того, пристрій об’єднує три етапи обробки характеристик в одній мікрорідинній мікросхемі — досягнення, що розглядається як ще один крок вперед порівняно з існуючими технологіями, які потребують окремих пристроїв для різних етапів одного процесу.

Висновки та клінічні перспективи

Загалом за результатами оцінки доведено, що представлений метод має високу пропускну здатність (12 мл/год), високу швидкість відновлення (99,08% при співвідношенні 10 клітин на 1 мл) та низький рівень контамінації лейкоцитами (533 клітини на кожен 1 мл крові), а також є біосумісним. Застосування методу, за висновками авторів наукової розробки, дозволяє проводити масштабні когортні дослідження для визначення клінічної та діагностичної цінності підтипів циркулюючих пухлинних клітин.
Підсумовуючи висновки проведеної роботи, автори зазначили, що нова технологічна розробка могла би стати перспективним інструментом пошуку важливих даних, які можуть бути приховані від клінічних дослідників-онкологів, зважаючи на обмеження сучасних технологій збагачення біоматеріалу на основі білків чи розмірних характеристик. Крім того, дослідники підкреслили, що наступним кроком має стати автоматизація методу iFCS з метою підвищення зручності його застосування у клінічних умовах. Також застосування діагностичного методу має бути протестовано в межах клінічного випробування.
Долучайтеся до нас у Viber-спільноті, Telegram-каналі, Instagram, на сторінці Facebook, а також Twitter, щоб першими отримувати найсвіжіші та найактуальніші новини зі світу медицини.

• University of Georgia (2019) Scientists develop technology to capture tumor cells: Microfluidic device may help researchers better understand metastatic cancer. ScienceDaily, May 16.
• Zhao W., Liu Y., Jenkins B.D. et al. (2019) Tumor antigen-independent and cell size variation-inclusive enrichment of viable circulating tumor cells. Lab Chip, Apr. 23. DOI: 10.1039/C9LC00210C.

Наталія Савельєва-Кулик