يمكن لجهاز الميكروفلويديك الجديد الكشف عن الخلايا السرطانية في الدم

وقال إيان بابوتسكي ، أستاذ الهندسة الحيوية في ريتشارد آند قرطين في كلية الهندسة التابعة لجامعة كاليفورنيا ، والمؤلف المناظر على الورق: "هذه رقاقة ميكروفلويديك الجديدة تسمح لنا بفصل الخلايا السرطانية عن الدم الكامل أو الدم المخفف إلى الحد الأدنى". "في حين أن أجهزة الكشف عن الخلايا السرطانية المتداولة في الدم أصبحت متاحة ، فمعظمها غالي الثمن نسبياً ولا يمكن الوصول إليها من العديد من مختبرات الأبحاث أو المستشفيات. جهازنا رخيص ، ولا يتطلب الكثير من إعداد العينة أو تخفيفها ، مما يجعلها سريعة وسهلة الاستخدام ".

القدرة على عزل الخلايا السرطانية بنجاح هي خطوة حاسمة في تمكين الخزعة السائلة حيث يمكن الكشف عن السرطان من خلال سحب دم بسيط. هذا من شأنه القضاء على عدم الراحة والتكلفة من الخزعات النسيجية التي تستخدم الإبر أو العمليات الجراحية كجزء من تشخيص السرطان. يمكن أن تكون الخزعة السائلة مفيدة أيضًا في تتبع فعالية العلاج الكيميائي على مدار الوقت ، وللكشف عن السرطان في الأعضاء التي يصعب الوصول إليها من خلال تقنيات الخزعة التقليدية ، بما في ذلك الدماغ والرئتين.

ومع ذلك ، فإن عزل الخلايا السرطانية المنتشرة من الدم ليس مهمة سهلة ، لأنها موجودة بكميات صغيرة للغاية. بالنسبة للعديد من السرطانات ، توجد خلايا دائرية عند مستويات قريبة من خلية واحدة لكل بليون من خلايا الدم. وقال بوبوتسكي: "إن أنبوبًا من الدم يبلغ 7.5 ميليليتر ، وهو حجم نموذجي لسحب الدم ، قد يحتوي على عشر خلايا سرطانية و 35-40 مليار خلية دَمَى". "لذلك نحن حقا نبحث عن إبرة في كومة قش".

تقدم تقنيات ميكروفلويديك بديلاً عن الطرق التقليدية لاكتشاف الخلايا في السوائل. هذه الأجهزة إما تستخدم علامات لالتقاط الخلايا المستهدفة أثناء تعويمها ، أو أنها تستفيد من الخصائص الفيزيائية للخلايا المستهدفة – بشكل أساسي الحجم – لفصلها عن الخلايا الأخرى الموجودة في السوائل.

طور باباوتسكي وزملاؤه جهازًا يستخدم حجمًا لفصل الخلايا السرطانية عن الدم. وقال باباوتسكي: "إن استخدام الاختلافات في الحجم لفصل أنواع الخلايا داخل السائل أسهل بكثير من فصل الألفاظ الذي يستخدم علامات" لاصقة "تلتقط نوع الخلية الصحيح أثناء مرورها. "يتطلب فصل الانجذاب أيضًا الكثير من أعمال التطهير المتقدمة التي لا تحتاجها تقنيات فصل الحجم".

ويستفيد جهاز Papautsky وزملاؤه من ظواهر الهجرة بالقصور الذاتي والانتشار الناجم عن القص لفصل الخلايا السرطانية عن الدم أثناء مرورها عبر "microchannels" المكونة من البلاستيك. "ما زلنا نحقق في الفيزياء وراء هذه الظواهر وتفاعلها في الجهاز ، لكنه يفصل الخلايا على أساس اختلافات صغيرة في الحجم ، تملي تجذب الخلية إلى مواقع مختلفة داخل عمود السائل أثناء تحركها."

قام <بوبوتسكي> وزملاؤه '' بإنتاج عينات من دم بصحة جيدة مع 10 خلايا صغيرة من خلايا سرطان الرئة ثم قاموا بتشغيل الدم من خلال أجهزتهم. كانوا قادرين على استعادة 93 في المئة من الخلايا السرطانية باستخدام جهاز ميكروفلويديك. وكانت أجهزة الموائع الدقيقة المتطورة سابقًا والمصممة لفصل الخلايا السرطانية المنتشرة عن الدم ذات معدلات استرجاع بين 50٪ و 80٪.

عندما ركضوا ثمانية عينات من الدم المأخوذة من المرضى الذين تم تشخيصهم بسرطان الرئة غير الخلايا الصغيرة ، كانوا قادرين على فصل الخلايا السرطانية من ست من العينات باستخدام جهاز ميكروفلويديك.

بالإضافة إلى الكفاءة العالية والاعتمادية للأجهزة ، قال Papautsky أن هناك حاجة إلى تخفيف قليل هو زائد آخر. "بدون الاضطرار للتمييع ، يكون وقت تشغيل العينات أقصر وكذلك وقت الإعداد." استخدموا الدم الكامل في تجاربهم وكذلك الدم المخفف ثلاث مرات فقط ، وهو منخفض مقارنة بالبروتوكولات الأخرى لفصل الخلايا باستخدام أجهزة مبنية على الهجرة بالقصور الذاتي.

Papautsky وزميلته الدكتورة أليسيا هوبير ، أستاذة مساعدة في الجراحة في كلية الطب UIC ، حصلت مؤخراً على منحة من مركز جامعة إلينوي للسرطان بقيمة 125000 دولار أمريكي لتطوير جهاز ميكروفلويديك يمكن أن يفصل الخلايا الورمية المنتشرة وكذلك الكشف عن الحمض النووي من الخلايا السرطانية في الدم من مرضى سرطان الرئة. سوف يستخدمون الدم من المرضى الذين يتم رؤيتهم في مركز السرطان بجامعة إلينوي لاختبار كفاءة جهاز النموذج الأولي الخاص بهم.

مصدر القصة:

المواد المقدمة من قبل جامعة إلينوي في شيكاغو. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى للأسلوب والطول.