“迷宫”芯片可以帮助监测侵略性的癌症干细胞

灵感来源于希腊神话的迷宫,一个新的芯片蚀刻液通道发送血液样本通过水动力迷宫分离出罕见的循环肿瘤细胞成一个相对干净的流进行分析。它已经被使用在一个乳腺癌的临床试验。

肿瘤细胞从血液样本分离有可能彻底改变癌症治疗通过使医生计划定制治疗,监测基因变化,并标记的存在积极的细胞可能传播癌症。麻烦的是,循环肿瘤细胞仅占十亿分之一的血液细胞,没有好的选择,准确地捕捉癌症干细胞,这被认为是特别积极和耐药。

“你不能把这些细胞周围有一个盒子,“Sunitha Nagrath说,密歇根大学化学工程的副教授,他领导了芯片的发展以及马克斯Wicha,玛德琳和西德尼·福布斯密西根州医学肿瘤学教授。Wicha先驱之一的癌症干细胞假说。

癌症干细胞是流体在基因表达、过渡从血液中的干细胞样细胞善于生存更普通更好地生长和分裂的细胞类型。传统的细胞定位,抓住已知蛋白质在细胞的表面,不能很好地工作。

“标记为他们非常复杂,没有一个指标我们可以对所有这些阶段目标,“Nagrath说。

Size-based排序会解决这个问题,但直到迷宫,这技术太不精确的使用。传统芯片,剩下螺旋形通道,每个癌症细胞含有成千上万的其他cells-particularly白细胞。

迷宫螺旋段子,排序血液的内容根据细胞的大小,与较小的白色和红色的血细胞积累在不同部分的流体通道。大量的力量在起作用:曲线的内部,涡流使粒子远离墙壁。更大的肿瘤细胞被有点比小的白血细胞。在曲线的外,更小的微粒更吸引到墙上。

但是迷宫的创新是其大胆的角落。

“更大的细胞,像大多数癌细胞,专注很快由于曲率。但细胞越小,时间越长获得关注,”Nagrath说。“角落产生混合行动使较小的白细胞接近平衡位置要快得多。”

曲折的路线也意味着Eric Lin密歇根大学博士生在化学工程和第一作者在纸上在细胞系统,能够容纳60厘米的通道芯片只包含10厘米的螺旋布局。

此外,而不需要等待癌细胞结合陷阱或标记,血液流过芯片非常快。团队可以减少白细胞的数量污染的癌症细胞样本只是通过运行10倍的捕获部分血液通过一个迷宫芯片过程只花了五分钟。

一千白细胞混合在约9到50肿瘤细胞似乎很多,但这种程度的污染是可控的单细胞分析实验室。研究小组分析了单个细胞探索哪些基因是活跃和突变在癌症细胞。

通过基因分析,团队可以挑出细胞上与干细胞样状态,捕捉癌症干细胞的频谱。他们测试芯片与胰腺癌和晚期乳腺癌患者的血液样本。

“我们认为,这可能是一种监测患者在临床试验中,“Wicha说。“而不是计数细胞,通过捕获它们,我们可以进行分子分析我们知道可以用治疗目标。”

Wicha的临床试验,由莫妮卡Burness,讲师在血液学和肿瘤学,迷宫芯片的孤立肿瘤细胞从血液中积极形式的乳腺癌患者。审判正在调查是否治疗阻断免疫信号分子称为白细胞介素- 6,这有助于治愈伤口,暂时激活成体干细胞,可以对乳腺癌病例取得进展,不要对标准治疗。

白细胞介素- 6的怀疑是使癌症干细胞,所以他们希望看到血液中的干细胞样细胞的人口下降治疗期间。

这篇文章被转载材料提供的密歇根大学。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:

林,E。Rivera-Baez, L。、Fouladdel年代。尹,h·J。格思里,年代。Wieger, J。,。Nagrath,美国(2017年)。高通量微流控迷宫Label-free隔离的循环肿瘤细胞。细胞系统。doi: 10.1016 / j.cels.2017.08.012