Neue Mikrofluidik-Gerät erkennen kann, die Krebszellen im Blut

Forscher an der Universität von Illinois in Chicago und der Queensland University of Technology in Australien entwickelt, ein Gerät, das isolieren einzelner Krebszellen aus dem Blut von Patienten-Proben. Die Mikrofluidik-Gerät funktioniert durch die Trennung der verschiedenen Zelltypen, die sich in den durch Ihre Größe. Das Gerät kann eines Tages ermöglichen eine schnelle, billige flüssige Biopsien helfen bei der Erkennung von Krebs und die Entwicklung von gezielten Behandlung Pläne. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift berichtet Microsystems & Nanoengineering.

„Das neue Mikrofluidik-chip ermöglicht, dass wir uns trennen Krebszellen aus Blut oder minimal-verdünnt Blut,“ sagte Ian Papautsky, die Richard und Darlehen Hill Professor für Bioengineering in der UIC College of Engineering und entsprechenden Autor auf dem Papier. „Während Geräte für die Erkennung von Krebszellen, die im Blut zirkulieren, sind immer verfügbar, sind die meisten relativ teuer und sind außerhalb der Reichweite von vielen Forschungs-Laboren oder Krankenhäusern. Unser Gerät ist Billig und erfordert nicht viel Vorbereitung der Proben bzw. der Verdünnung, so dass es schnell und einfach zu bedienen.“

Die Fähigkeit erfolgreich zu isolieren, die Krebs-Zellen ist ein entscheidender Schritt bei der Aktivierung flüssig-Biopsie Krebs entdeckt werden konnten, durch eine einfache Blutprobe. Dies würde beseitigen die Unannehmlichkeiten und Kosten von gewebebiopsien, die Nadeln oder chirurgische Verfahren als Teil der Krebs-Diagnose. Flüssige Biopsie könnte auch nützlich sein bei der Verfolgung der Wirksamkeit der Chemotherapie im Laufe der Zeit, und für die Erkennung von Krebs in Organen schwer zu erreichen, die durch traditionelle Biopsie-Techniken, einschließlich das Gehirn und die Lunge.

Allerdings Isolierung von zirkulierenden Tumorzellen aus dem Blut, ist keine leichte Aufgabe, da Sie in extrem kleinen Mengen. Für viele Krebsarten, zirkulierenden Zellen vorhanden sind, bei Pegeln in der Nähe eines pro 1 Milliarde Blutzellen. „Ein 7,5-milliliter-tube von Blut, das ist eine typische Menge für eine blutabnahme, vielleicht zehn Krebszellen und 35-40 Milliarden Blutzellen“, sagte Papautsky. „Wir sind also wirklich auf der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen.“

Mikrofluidik-Technologien stellen eine alternative zu traditionellen Methoden der Zell-Detektion in Flüssigkeiten. Diese Geräte, die entweder verwenden Sie Marker, um zu erfassen, gezielt Zellen, wie Sie schweben, oder Sie nutzen die physikalischen Eigenschaften gezielt Zellen-vor allem Größe-Sie zu trennen von anderen Zellen in Flüssigkeiten.

Papautsky und seine Kollegen entwickelten ein Gerät, das verwendet Größe zu trennen Tumorzellen aus dem Blut. „Mit Größe Unterschiede zu trennen Zelltypen innerhalb einer Flüssigkeit ist viel einfacher als die Affinität Trennung, die verwendet ’sticky‘ – tags, das Recht zu erfassen-Zell-Typ, wie es geht“, sagte Papautsky. „Affinität Trennung erfordert auch eine Menge erweiterte Reinigung Arbeit, die Größe der Trennung Techniken nicht brauchen.“

Das Gerät Papautsky und entwickelte mit seinen Kollegen basiert auf dem Phänomen der Gravitations-migration und-shear-induced diffusion zu trennen, Krebszellen aus dem Blut, wie es geht durch „Mikrokanäle“ bildeten in Kunststoff. „Wir sind immer noch die Untersuchung der Physik, die hinter diesen Phänomenen und deren zusammenspiel im Gerät, aber es trennt Zellen basierend auf winzige Unterschiede in der Größe, die diktieren der Zelle Attraktion an verschiedenen Standorten innerhalb einer Säule der Flüssigkeit, wie es sich bewegt.“

Papautsky und seine Kollegen ‚Spike‘ 5-milliliter-Proben von gesunden Blut mit 10 small-cell-Lungenkrebs-Zellen und dann lief das Blut über Ihr Gerät. Sie waren in der Lage sich zu erholen 93 Prozent der Krebszellen unter Verwendung der mikrofluidischen Vorrichtung. Zuvor entwickelten Mikrofluidik-Geräte, die entworfen sind, um separate zirkulierenden Tumorzellen aus dem Blut hatte Verwertungsquoten zwischen 50 und 80 Prozent.

Wenn Sie lief acht Proben von Blut entnommen von Patienten mit non-small-cell lung cancer, waren Sie imstande, das Krebs-Zellen von sechs der Proben unter Verwendung der mikrofluidischen Vorrichtung.

Neben der hohen Effizienz und Zuverlässigkeit der Geräte, Papautsky sagte, die Tatsache, dass wenig Verdünnung benötigt wird, ist ein weiteres plus. „Ohne zu verdünnen, die Zeit zu laufen die Proben kürzer ist, und so ist die Zeit der Vorbereitung.“ Sie verwendet ganze Blut in Ihren Untersuchungen sowie Blut verdünnt nur drei mal, das ist gering im Vergleich zu anderen Protokollen für die Trennung der Zellen mit Hilfe von Geräten basierend auf inertial migration.

Papautsky und Kollegin Dr. Alicia Hubert, assistant professor für Chirurgie in der UIC College of Medicine, erhielt kürzlich einen 125.000 Dollar ein-Jahres-Stipendium von der University of Illinois Cancer Center Entwicklung einer Mikrofluidik-Vorrichtung, die getrennt werden können, aus zirkulierenden tumor-Zellen zu erkennen, die DNA von Krebszellen im Blut von Patienten mit Lungenkrebs. Sie wird Blut vom Patienten gesehen werden, an der University of Illinois Cancer Center zum testen der Wirksamkeit Ihrer Prototyp-Gerät.