利用声波探测罕见的癌症细胞

癌细胞经常摆脱原来的位置,通过血液循环,让他们形成新的肿瘤在身体其他地方。检测这些细胞可以给医生的新方法预测病人的肿瘤转移,或者监视他们如何应对治疗,但是发现这些极其罕见的细胞被证明是具有挑战性的,因为可能只有一个细胞等10 1毫升的患者的血液样本。

一个工程师团队从麻省理工学院,宾州州立大学,卡内基梅隆大学正在开发一种新的方法来分离这些细胞:使用声波从血细胞分离他们。

新cell-sorting设备20倍的速度比他们去年首次报道的原始版本,接近速度,有必要把它用于检测病人血液样本。研究人员也证明该设备可以从患者样本成功捕获循环肿瘤细胞,这可能使许多临床应用以及基础研究这些细胞如何逃离原来的肿瘤部位。

明刀,主要研究科学家在麻省理工学院材料科学与工程系;卡内基梅隆大学的总统,题名为麻省理工学院工程Vannevar Bush名誉教授、前院长工程;教授和托尼君黄宾夕法尼亚州立大学工程科学和力学,是高级的作者的一篇论文描述了设备在美国国家科学院学报》4月6日的一周。

该研究小组还包括第一作者,李鹏,宾夕法尼亚州立大学博士后;张立敬上彭,前麻省理工学院博士后现在圣母大学的助理教授;约瑟Drabick,宾夕法尼亚州立大学的医学教授好癌症研究所,等等。

温柔的细胞分离

大多数现有cell-sorting技术需要标记细胞的化学物质或暴露他们强大的机械力量,可能会损害他们。使用声波类细胞,这提供了一个温和的选择,研究人员建立了微流控设备有两个声学传感器,产生声波,微通道的两侧。当两波相遇时,它们将形成一个驻波(一波仍在不断的位置)。这个波产生压力节点,或低压线路。

因为声波是倾斜的,所以他们在微通道运行在一个角度,每一个细胞遇到几个压力节点,因为它流经的通道。当细胞遇到每个节点,它们进一步推到一边的通道;细胞运动的距离取决于它们的大小和其他属性,比如压缩。

在先前的研究中,研究人员能够独立的癌细胞从红色和白细胞,但示例流量通过设备只是1到2毫升/分钟。率,需要50小时以上过程的典型患者样本大约6毫升。

新版本的设备有一个工作流量约20倍,允许它来处理患者样本在大约五个小时。

为了实现这一点,研究人员利用计算机模拟细胞的轨迹,证实了实验,调整设备的一些其他功能,包括倾斜角度,角度的声波攻击的通道——距离细胞暴露于声波。

罕见的细胞检测

研究人员测试了新的音响设备组成的混合样本的癌症细胞和白细胞生长在实验室里,在这些研究中,他们能够隔离至少83%的癌症细胞样本,每100000人只有一个癌症细胞白细胞。

该设备还在测试中表现良好的血液样本三个乳腺癌患者。从这些样本,研究人员隔离,八、59肿瘤细胞,分别;第一个样本来自患者对治疗反应很好,因此几乎没有循环肿瘤细胞。

他们的结果类似于从一种商用设备,可以癌细胞;然而,设备损害细胞,所以他们并不是可行的进一步研究,刀说。相比之下,声学技术是非常温和,不需要细胞与磁珠,标记抗体或其他分子,所以他们非常适合进一步孤立分析一次。

“进一步改进细胞吞吐量,这项工作可以提供一个有用的新工具,为基础研究的复杂的主题循环肿瘤细胞和临床评估不同类型的癌症,”苏雷什说。

新系统在分类患者样本的成功代表着一个“重大进步”团队的原始设备,塔希尔赛义夫说机械科学与工程教授伊利诺伊大学香槟分校没有研究团队的一部分。“现在你可以想象一个产品,可以实现基于设计他们想出了,”赛义夫说。

研究人员目前正在致力于进一步改善设备的流量,以及使其更健壮的和具有成本效益的。

这项研究是由美国国立卫生研究院的资助,美国国家科学基金会,宾夕法尼亚州立大学纳米科学中心。