Создано устройство для поиска раковых клеток в крови

Разработка микрофлюидных платформ для захвата раковых клеток из кровотока — популярное направление современной диагностики. Изучение циркулирующих в крови опухолевых клеток способно помочь специалистам определить стадию опухоли, выбрать эффективную стратегию лечения и мониторинга пациента. Тем не менее достаточно эффективных устройств для подобного рода анализа до сих пор нет: раковых клеток в крови очень мало по сравнению с нормальными, и их трудно различать. Система CellSearch TM (Menarini Silicon Biosystems, Италия) — пока единственный одобренный FDA коммерческий продукт для подсчета циркулирующих раковых клеток. Однако его широкое применение в клинических условиях сдерживается высокой стоимостью, ручной обработкой данных и высокой частотой ложноположительных и ложноотрицательных результатов. Есть методы, основанные на распознавании поверхностных маркеров клеток, но они также дают много ложноотрицательных результатов.

Новая технология ученых из Университета Иллинойса (США) и Квинслендского технологического университета (Австралия), возможно, изменит ситуацию к лучшему. Принцип работы созданной ими микрофлюидной разделительной системы не требует сложной подготовки образца и основан на инерционной миграции клеток за счет различий в их размерах. В микроканал прибора вводят образец и буфер через два разных отверстия, благодаря чему в центральной части потока создается среда с чистым буферным раствором. Клетки под действием подъемной силы устремляются к боковым стенкам микроканала, а затем более крупные клетки (то есть раковые) перемещаются к центру под действием подъемной силы, создаваемой вращением. Таким образом, циркулирующие раковые клетки отделяют от лейкоцитов крови, выводя из прибора среднюю часть потока через особое отверстие.

«Мы все еще исследуем физику, стоящую за этими явлениями, и их взаимодействие в устройстве, но оно сортирует клетки на основе крошечных различий в их размерах, которые обуславливают перемещение клеток в различные зоны внутри потока движущейся жидкости», — говорит Иэн Папаутски, ведущий автор статьи.

Принцип действия устройства. CTC — circulating tumor cells 

Надежность нового метода исследователи сначала проверили на модельной системе — смеси лейкоцитов здоровых пациентов и частиц полистирола более крупного размера, изображающих раковые клетки. Эффективность разделения (отношение отобранных клеток-мишеней, то есть в данном случае частиц, к общему количеству клеток-мишеней) превысила 99,3%, чистота (отношение количества клеток-мишеней к общему количеству отобранных клеток) составила 88,7%, что намного выше, чем у других аналогичных приборов.

Затем прибор проверили на смеси раковых клеток, выращенных в культуре, и суспензии эритроцитов. В опыте с клеточной линией H460 даже для наименьшей клинически значимой концентрации — 10 клеток на 5 мл удалось обнаружить более 83% (для более высоких концентраций результат был еще лучше). Наконец, клиническую пригодность прибора продемонстрировали на образцах крови пациентов с немелкоклеточным раком легких. Микросистема обнаружила раковые клетки у 6 из 8 больных и ни одной — у 5 здоровых добровольцев.

По словам исследователей, полученные результаты уже можно назвать многообещающими, однако необходимы дополнительные тесты на большем количестве образцов. Есть также возможность еще ускорить получение результата. Авторы утверждают, что после некоторых доработок пациенты с онкологическими заболеваниями смогут рассчитывать на быструю, точную и доступную по цене диагностику.