En lugar de buscar una aguja en un pajar, ¿qué pasaría si pudieras barrer todo el pajar hacia un lado, dejando solo la aguja? Esa es la estrategia que los investigadores del Colegio de Ingeniería de la Universidad de Georgia siguieron para desarrollar un nuevo microfluídicodispositivo que separa las escurridizas células tumorales circulantes CTC de una muestra de sangre completa.
Los CTC se separan de los tumores cancerosos y fluyen a través del torrente sanguíneo, lo que puede conducir a nuevos tumores metastásicos. El aislamiento de los CTC de la sangre proporciona una alternativa mínimamente invasiva para la comprensión básica, el diagnóstico y el pronóstico del cáncer metastásico. Pero la mayoría de los estudios están limitados pordesafíos técnicos para capturar CTC intactos y viables con mínima contaminación.
"Una muestra típica de 7 a 10 mililitros de sangre puede contener solo unos pocos CTC", dijo Leidong Mao, profesor de la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UGA y el investigador principal del proyecto. "Están escondidos en sangre entera conmillones de glóbulos blancos. Es un desafío tener suficientes CTC para que los científicos puedan estudiarlos y comprenderlos ".
Las células tumorales circulantes también son difíciles de aislar porque dentro de una muestra de unos pocos cientos de CTC, las células individuales pueden presentar muchas características. Algunas se parecen a las células de la piel mientras que otras se parecen a las células musculares. También pueden variar mucho en tamaño.
"La gente a menudo compara encontrar CTC con una aguja en un pajar", dijo Mao. "Pero a veces la aguja ni siquiera es una aguja".
Para aislar de manera más rápida y eficiente estas células raras para el análisis, Mao y su equipo han creado un nuevo chip microfluídico que captura casi todos los CTC en una muestra de sangre, más del 99%, un porcentaje considerablemente más alto que la mayoría de las tecnologías existentes.
El equipo llama a su enfoque novedoso para la detección de CTC "separación celular ferrohidrodinámica integrada" o iFCS. Describen sus hallazgos en un estudio publicado en la Royal Society of Chemistry's Laboratorio en un chip .
El nuevo dispositivo podría ser "transformador" en el tratamiento del cáncer de mama, según Melissa Davis, profesora asistente de biología celular y del desarrollo en Weill Cornell Medicine y colaboradora en el proyecto.
"Los médicos solo pueden tratar lo que pueden detectar", dijo Davis. "A menudo no podemos detectar ciertos subtipos de CTC, pero con el dispositivo iFCS capturaremos todos los subtipos de CTC e incluso determinaremos qué subtipos son los más informativossobre recaída y progresión de la enfermedad "
Davis cree que el dispositivo puede permitir a los médicos medir la respuesta de un paciente a tratamientos específicos mucho antes de lo que es posible actualmente.
Si bien la mayoría de los esfuerzos para capturar las células tumorales circulantes se centran en identificar y aislar los pocos CTC que acechan en una muestra de sangre, el iFCS adopta un enfoque completamente diferente al eliminar todo en la muestra que no sea una célula tumoral circulante.
El dispositivo, aproximadamente del tamaño de una unidad USB, funciona canalizando la sangre a través de canales de menor diámetro que un cabello humano. Para preparar la sangre para el análisis, el equipo agrega microesferas magnéticas del tamaño de micras a las muestras. Los glóbulos blancos enla muestra se adhiere a estas cuentas. A medida que la sangre fluye a través del dispositivo, los imanes en la parte superior e inferior del chip atraen los glóbulos blancos y sus cuentas magnéticas por un canal específico mientras las células tumorales circulantes continúan en otro canal.
El dispositivo combina tres pasos en un chip microfluídico, otro avance sobre las tecnologías existentes que requieren dispositivos separados para varios pasos en el proceso.
"El primer paso es un filtro que elimine los restos grandes en la sangre", dijo Yang Liu, un estudiante de doctorado en el departamento de química de la UGA y coautor del artículo. "La segunda parte agota las cuentas magnéticas adicionales y la mayoría delos glóbulos blancos. La tercera parte está diseñada para enfocar los glóbulos blancos restantes en el medio del canal y para empujar los CTC hacia las paredes laterales ".
Wujun Zhao es el otro autor principal del artículo. Zhao, un erudito postdoctoral en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, trabajó en el proyecto mientras completaba su doctorado en química en la UGA.
"El éxito de nuestro dispositivo integrado es que tiene la capacidad de enriquecer casi todos los CTC, independientemente de su perfil de tamaño o expresión de antígeno", dijo Zhao. "Nuestros hallazgos tienen el potencial de proporcionar a la comunidad de investigación del cáncer información clave que puedeser perdido por las actuales tecnologías de enriquecimiento basadas en proteínas o en tamaños ".
Los investigadores dicen que sus próximos pasos incluyen automatizar el iFCS y hacerlo más fácil de usar para entornos clínicos. También deben poner el dispositivo a prueba en ensayos con pacientes. Mao y sus colegas esperan que colaboradores adicionales se unan a ellos y les presten suexperiencia para el proyecto.
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Materiales proporcionado por Universidad de Georgia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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