“可穿戴设备捕获肿瘤细胞从血液

原型可穿戴设备,测试在动物模型中,可以不断收集活肿瘤细胞直接从患者的血液。

由一个团队开发的工程师和医生在密歇根大学,它可以帮助医生更有效地诊断和治疗癌症。

“没人想活组织检查。如果我们能得到足够的血液中的癌细胞,我们可以使用它们来了解肿瘤生物学和直接照顾病人。兴奋的我们为什么这样做,”丹尼尔·f·海耶斯说,医学博士,斯图亚特·b·Padnos乳腺癌研究密歇根大学教授Rogel癌症中心自然通讯和这篇论文的主要作者。

肿瘤可以释放超过1000癌细胞进入血液在一分钟。当前的方法捕获肿瘤细胞从血液依赖样本病人通常不超过一汤匙一个画。一些血液吸引回来没有癌细胞,即使在晚期癌症患者,一个典型的示例包含不超过10癌细胞。

在几个小时在医院,新设备可以直接从静脉连续捕获肿瘤细胞,筛选更大数量的病人的血液。在动物实验中,cell-grabbing芯片的可穿戴设备被困一毫升血液中癌细胞的3.5倍相比,传统的抽血样本。

“之间的区别有一个摄像头,一个快照门每五分钟或视频。如果入侵者进入之间的快照,你不会知道它,“Sunitha Nagrath博士说,密歇根大学的化学工程副教授,负责设备的发展。Nagrath Rogel癌症中心的一部分,密歇根大学Biointerfaces研究所。

研究表明,大多数癌症细胞在血液中不能生存,但是那些更有可能开始一个新的肿瘤。通常,这些卫星的肿瘤,称为转移,这是致命的,而不是原发肿瘤。这意味着癌症细胞从血液可以提供更好的信息规划治疗比传统的活检。

团队测试设备在科罗拉多州立大学弗林特狗动物癌症中心与道格拉斯Thamm合作,V.M.D.兽医肿瘤学教授、临床研究。他们注入健康的成年动物与人类癌症细胞,消除的狗的免疫系统在过去的几个小时,不产生任何长期的影响。

第一两个小时post-injection,狗是一种温和的镇定剂和连接到设备,检查1 - 2百分比之间的血液。同时,狗血画每20分钟,癌细胞在这些收集的样本相同的芯片设计。

设备收缩大小的机器,通常是烤箱到东西可以戴在手腕和连接到一个静脉在手臂上。帮助设计、工程团队转向劳拉冷却,医学博士密歇根大学的临床病理学教授、副主任血库,她管理着全尺寸系统。

设备内的绿色电路板控制血泵,肝素注入器和显示数据。说明:大Kim Hyun

“最具挑战性的部分是将所有的组件集成到一个设备,然后确保血液不会凝结,细胞不会阻塞芯片,和整个设备是完全无菌的,”Kim Tae Hyun表示,博士,他在Nagrath实验室获得了电气工程的博士学位,现在在加州理工学院的博士后学者。

他们开发了协议肝素和血混在一起,防止凝血的药物,和灭菌方法杀死细菌而不损害cell-targeting免疫标记,或抗体,芯片。金正日还打包一些最小的医疗级泵的3 d打印箱电子和cancer-cell-capturing芯片。

芯片本身就是一个新的转折的highest-capture-rate Nagrath的实验室设备。它使用纳米材料石墨烯氧化物创建茂密的森林antibody-tipped分子链,使其能够陷阱80%以上的肿瘤细胞在整个血液流经它。芯片也可以用来捕获的癌细胞生长,产生更大的样本进行进一步分析。

为设备在接下来的步骤中,团队希望增加血液处理速度。Thamm为首,他们将使用优化系统捕获肿瘤细胞从宠物狗来病人的癌症中心。针对蛋白质芯片的表面犬乳腺癌细胞现在在Nagrath实验室正在开发。

海斯估计,设备可以在三到五年内开始人体试验。它将用于帮助优化治疗人类癌症让医生看看癌细胞的分子作为许多新癌症药物的目标。

“这是精密医学的缩影,它是如此的令人兴奋的肿瘤学领域的现在,”Hayes说。

这篇文章被转载材料提供的密歇根大学健康实验室。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:

金,t·H。et al。(2019)。一个临时留置血管内aphaeretic系统循环肿瘤细胞的体内富集。自然通讯10:1478