液体活检芯片开发

芯片由机械工程师在伍斯特工学院(WPI)可以捕获和识别转移性癌细胞在少量的血液来自一个癌症病人。突破性技术使用一个简单的机械方法,已被证明是更有效地捕获肿瘤细胞比微流控方法用于许多现有设备。

WPI设备使用抗体连接到一个数组的碳纳米管底部的一个小。癌症细胞沉淀井底,选择性地结合抗体基于他们的表面标记(与其他设备不同的是,芯片也可以捕捉微小结构液由癌症细胞)。这种“液体活检”,发表在最近一期的《纳米技术》杂志上,可能成为一个简单的实验室测试的基础,可以快速检测转移的早期迹象,帮助医生选择治疗方法针对特定的癌细胞识别。

转移的过程是一个从一个器官癌症会扩散到身体的其他部位,通常是通过进入血液。不同类型的肿瘤偏爱特定器官和组织;乳腺癌细胞循环,例如,可能会在骨头扎根,肺和大脑。转移性癌症的预后(也称为四期癌症)通常是穷人,所以这种技术可以检测这些循环肿瘤细胞在他们有机会形成新的殖民地的肿瘤在遥远的地点可以大大提高病人的生存几率。

“专注于捕捉循环肿瘤细胞非常新,”巴拉Panchapakesan说,机械工程学副教授WPI和小系统实验室的主任。“这是一个非常困难的挑战,就像找海里捞针。有数十亿的红细胞,白细胞成千上万,,也许,只有少量的肿瘤细胞漂浮其中。我们已经表明这些细胞可以捕获精度高。”

设备由Panchapakesan的团队包括微小的元素的数组,每个约十分之一英寸(3毫米)。每个元素都有一个好,底部的抗体连接到碳纳米管。每个拥有一个特定的抗体,将选择性地绑定到一种类型的癌症细胞类型,基于遗传标记在其表面。通过播种元素与各式各样的抗体,可以设置设备捕获不同癌细胞类型使用一个血液样本。在实验室中,研究人员能够填补170井使用不到0.3液体盎司(0.85毫升)的血液。即使是小样本,他们抓住一至一千细胞/设备,捕获的效率在100%到62之间。

Panchapakesan的团队,其中包括博士后研究员Farhad Khosravi,论文的第一作者,和路易斯维尔大学的研究人员托马斯杰弗逊大学描述抗体的研究具体的两个标记的转移性乳腺癌,EpCam和Her2,附着在碳纳米管在芯片内。当一个血液样本被“飙升”细胞表达这些标记放置在芯片,只显示的装置是可靠地捕捉标记细胞。

除了捕获肿瘤细胞,Panchapakesan说芯片也抓住微小结构液,这是由癌症细胞和携带相同的标记。“这些高度难以捉摸的3毫微米结构太小了,与其他类型的液体活检设备被捕获,如微流体,由于剪切力可以摧毁他们,”他说。“我们的芯片是目前唯一的设备可以捕获循环肿瘤细胞和液直接在芯片,应该增加其检测转移的能力。这一点非常重要,因为新出现的证据表明,微小的蛋白质分泌反应液可以开车,可能成为主要障碍有效的癌症药物输送和治疗。”

Panchapakesan说芯片由他的团队有额外的优势超过其他液体活检装置,其中大部分使用微流体来捕获癌细胞。除了能够捕获循环肿瘤细胞更有效地比微流控芯片(细胞必须锁上固定抗体,因为他们经过的流移动液体),WPI设备也高效分离肿瘤细胞从血液中其他细胞和物质通过微分沉降。

虽然最初测试的芯片都集中在乳腺癌,Panchapakesan表示,该设备可以设置检测广泛的肿瘤类型,并计划已经在工作发展的一种先进设备以及测试其他类型的癌症,包括肺癌和胰腺癌。他说他设想一天当设备像他不仅可以采用定期追踪病人得了癌症,但在常规的癌症筛查。

“想象医生每年为您的身体,”他说。“你有血液,血液样本可以进行一系列全面的检测癌细胞标记。癌症将被在最早的阶段和其他的发展阶段,和医生将必要的蛋白质或从这些捕获细胞的遗传信息来定制你的治疗癌症基于特定的标记。这将是一种把你的健康在你自己的手中。”

“白血细胞,特别是,是一个问题,因为他们是相当多的血液,他们可以被误认为是癌症细胞,”他说。“我们的设备使用所谓的被动白细胞减少的策略。由于密度的差异,癌细胞往往解决油井的底部(这只发生在一个狭窄的窗口),在那里他们遇到的抗体。剩余的血液内容保持顶部的井和可以被冲走了。”

故事从伍斯特理工学院。请注意:上面的内容可能是编辑,以确保其符合技术网络的风格和长度的指导方针。188金宝搏备用

参考:

Khosravi F。,Trainor, p . J。兰伯特,C。Kloecker, G。Wickstrom E。Rai, s . N。& Panchapakesan b (2016)。静态微阵列隔离,动态时间序列分类、捕获和枚举飙升的乳腺癌细胞在血液:nanotube-CTC芯片。纳米技术,27 (44)。doi:10.1088 / 0957 - 4484/27/44/44lt03