Новый микрофлюидный чип для изучения метастазирования рака

Инженеры и медики из Мичиганского университета создали микрофлюидный чип, который может захватывать редкие агрессивные раковые клетки, выращивать их на чипе и высвобождать отдельные клетки по требованию. Это позволяет впервые легко сравнивать две разные «сестринские» клетки, произошедшие от одной исходной раковой клетки, чтобы изучить, как активируются и деактивируются разные гены при делении и распространении рака.

Цель и принцип работы

Ключевая цель проекта — выяснить, что управляет процессами «самовозобновления» раковых стволовых клеток, которые способны делиться и превращаться в разные виды раковых клеток. Основа чипа состоит из углеродных нанотрубок, покрытых пластиковым покрытием. Чтобы высвободить прикрепившуюся клетку, исследователи направляют на неё сверхкороткие импульсы лазерного света. Свет поглощается нанотрубками, мгновенно нагревая их, а пластик изолирует клетку.

Тепло заставляет захваченный воздух между нанотрубками и пластиком расширяться, образуя пузырёк под клеткой. Когда пузырёк прорывает пластик, клетка отсоединяется. Этот процесс настолько щадящий, что даже поверхностные белки на мембране клетки остаются неповреждёнными.

Первые результаты и перспективы

В первых экспериментах команда изучила ген Notch, связанный со стволовыми клетками. Анализ показал, что Notch не является единственным индикатором стволоподобных свойств раковой клетки. Другие гены, ассоциированные со стволовыми клетками, могли включаться или выключаться в дочерних клетках независимо от экспрессии Notch.

Теперь с помощью нового чипа предстоит определить, какие из этих генов критически важны для способности раковых стволовых клеток к самовозобновлению. Если их можно «выключить», заставив все раковые стволовые клетки производить при делении только нестволовые клетки, это может подорвать способность опухоли расти и метастазировать.

Исследование также может помочь понять, почему некоторые раковые клетки устойчивы к лекарствам, и найти новые мишени для терапии. В перспективе это может привести к «функциональному излечению», когда распространение рака останавливается, позволяя пациенту жить здоровой жизнью.

Работа опубликована в журнале ACS Nano в статье «Selective photo-mechanical detachment and retrieval of divided sister cells from enclosed microfluidics for downstream analyses».