La captura y análisis de células tumorales circulantes CTC en la sangre de pacientes con cáncer es una herramienta valiosa para las decisiones de tratamiento y el monitoreo de la terapia. Hasta hace poco, era un gran desafío capturar estas células raras en una muestra de sangre.En un nuevo enfoque, los investigadores financiados por el Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería han desarrollado un sistema que aísla eficientemente los CTC utilizando ondas de sonido, sin contacto físico o daño a las células, asegurando que se mantengan sus características originales.El método ofrece el potencial para un tratamiento y monitoreo más precisos del cáncer, y nuevos descubrimientos sobre cómo se propaga el cáncer.
"El grupo ha desarrollado unas pinzas acústicas suaves y eficientes", explica Richard Conroy, Ph.D., Director del Programa NIBIB en Ultrasonido Diagnóstico e Intervencionista, "Estas pinzas pueden mover y manipular miles de células sin tocarlas, preservando sucaracterísticas. El desarrollo de herramientas como esta tendrá un número significativo de aplicaciones tanto en el laboratorio de investigación como en la clínica ".
El dispositivo de separación de células acústicas de bajo costo fue desarrollado por un equipo de investigación dirigido por Tony Jun Huang, Ph.D., en la Universidad Estatal de Pensilvania, y sus colaboradores en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, Universidad de Notre Dame, Penn State HersheyCancer Center y Carnegie Mellon University. El trabajo se describe en la edición de abril de Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ventajas de la separación acústica
El potencial de los CTC para proporcionar información valiosa sobre el tumor de un paciente ha impulsado el desarrollo de tecnologías para aislar estas células raras que viajan a través de la sangre después de separarse del tumor primario. Las técnicas clínicas actuales generalmente se dividen en dos categorías, cada una de las cuales puededañar o alterar las características de los CTC durante el aislamiento. El primero depende de los anticuerpos que se unen a una proteína en la superficie de los CTC. Una desventaja de esta técnica es que la proteína de la superficie debe conocerse con anticipación para determinar qué anticuerpo debe usarse.Esto puede hacer que se pierdan los CTC, especialmente a medida que el tumor evoluciona en respuesta a la quimioterapia y al cambio de las proteínas de la superficie.
El segundo método separa los CTC en función de sus características físicas, como el tamaño y el peso. Aunque este método no se basa en anticuerpos, puede cambiar las propiedades de los CTC debido al estrés físico causado por técnicas como el centrifugado rápido en una centrífuga,que ayuda a separar las células cancerosas más grandes de los glóbulos blancos más pequeños. Con estas técnicas, después de que se aíslan, los CTC capturados pueden no representar las características del tumor original.
El nuevo método utiliza sonido u ondas acústicas, similares a las ondas en una prueba de imagen de ultrasonido, para separar suavemente los CTC de otras células sanguíneas sin tocar los CTC. Las muestras de sangre de pacientes con cáncer se transmiten a través de un chip microfluídico donde solo una fracciónde un segundo de ondas acústicas puede separar las células sanguíneas de los CTC, en función de su diferencia significativa en tamaño y peso. Sin embargo, es mejor que otros métodos de clasificación de tamaño y peso porque la breve exposición acústica ejerce poca o ninguna tensión sobre elcélulas: maximizando el potencial de los CTC para mantenerse y analizarse en su estado nativo.
Optimizando el sistema
Con el objetivo de trasladar esta prometedora tecnología a la clínica, el grupo ajustó el sistema combinando una mezcla de células cancerosas cultivadas y glóbulos blancos. Se realizaron pruebas en esta mezcla para determinar los parámetros, incluido el flujo sanguíneotasas y longitudes de onda acústicas, que resultaron en la separación celular más rápida y eficiente. Sus experimentos resultaron en un aumento de 20 veces en la eficiencia del sistema de separación con una tasa de recuperación de células cancerosas de más del 83%. El grupo luego probócondiciones en muestras de sangre de tres pacientes con cáncer de mama, lo que demuestra su capacidad para aislar con éxito los CTC de pacientes a una tasa clínicamente útil.
"El rendimiento actual todavía está lejos de ser ideal", explica Huang, "pero nos permite probar la utilidad clínica de la separación basada en acústica, que nunca antes se había logrado. Estamos trabajando para mejorar el diseño del dispositivo para permitir la separación acústicaprocesamiento a una velocidad de 7,5 ml de sangre en una hora, que superará la mayoría de los métodos de separación de CTC actuales ".
El nuevo método tiene muchas ventajas: es automatizado, biocompatible, no cambia las propiedades de las células y está contenido en un dispositivo económico y compacto. Se espera que la eficiencia mejorada de la separación acústica de los CTC mejore el rendimiento en otrosaplicaciones también, como separar componentes sanguíneos, sincronizar células para estudios precisos de división y crecimiento celular, y separar bacterias de sangre y otros fluidos corporales.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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