Чип для «жидкой биопсии»: новый метод обнаружения и анализа циркулирующих раковых клеток

Исследователи из Мичиганского университета разработали микрофлюидный чип, который эффективно захватывает из крови редкие циркулирующие опухолевые клетки (ЦОК) и поддерживает их рост для последующего анализа. Устройство, первое в своём роде, объединяющее обе функции, может улучшить диагностику рака, прогноз и подбор терапии.

Проблема и потенциал ЦОК

ЦОК, попадающие в кровоток из опухоли, считаются многообещающим инструментом для «жидкой биопсии» — неинвазивного отслеживания болезни в реальном времени. Они могут помочь в ранней диагностике, оценке эффективности лечения и изучении механизмов метастазирования. Однако их выделение крайне сложно: на ранних стадиях рака на миллиард клеток крови приходится менее одной опухолевой клетки.

Как работает чип

Основу устройства составляет кремниевая подложка с сеткой из почти 60 000 золотых «цветков» микронного размера. На них осаждаются ультратонкие слои оксида графена, который служит основой для плотного «леса» молекулярных цепей с антителами. Эти антитела специфически захватывают раковые клетки.

«Это почти как если бы у каждого графена было множество нано-рук, чтобы ловить клетки», — пояснила руководитель исследования Сангита Награт.

Результаты испытаний

• Чувствительность: При добавлении в образец крови всего 3–5 раковых клеток чип захватывал все клетки в половине случаев, со средней эффективностью 73% за 10 испытаний.
• Анализ: Пойманные клетки можно подсчитать с помощью флуоресцентных меток, а затем культивировать прямо на чипе в течение 6 дней для последующего генетического и молекулярного анализа.
• Клинические образцы: Устройство успешно захватывало клетки рака поджелудочной железы, молочной железы и лёгких у пациентов. У пациентов с ранней стадией рака лёгких чип обнаруживал в среднем 4 опухолевые клетки на миллилитр крови.

Значение и перспективы

Соавтор работы, доктор Макс Вича, отметил, что возможность выращивать захваченные клетки решает ключевую проблему анализа: «Когда у вас есть отдельные клетки, количества материала в каждой часто недостаточно... Это устройство позволяет выращивать клетки в больших количествах, чтобы легче проводить генетический анализ».

Исследователи надеются, что технология может попасть в клиники в течение трёх лет. Университет оформляет патентную защиту и ищет партнёров для коммерциализации.

Источник: Статья «Sensitive capture of circulating tumor cells by functionalized graphene oxide nanosheets» опубликована в журнале Nature Nanotechnology.