Durante años, el bioingeniero Yaling Liu ha estado buscando la célula tumoral mortal. Liu ha estado perfeccionando un dispositivo microfluídico del tamaño de dos cuartos que tiene la capacidad de atrapar y liberar células tumorales circulantes CTC - células cancerosas que circulanen la sangre de un paciente con cáncer. Tal dispositivo podría conducir a la detección temprana de tumores primarios y metástasis, así como a determinar la efectividad del tratamiento, todo a través de un análisis de sangre simple y no invasivo.
Liu, miembro de la facultad de bioingeniería e ingeniería mecánica de la Universidad de Lehigh, se encuentra en las primeras etapas de prueba de su dispositivo en un entorno clínico, y los resultados son prometedores.
El "laboratorio en un chip" de Liu es notable por su capacidad no solo de capturar las células tumorales que circulan en la sangre, sino también de "liberar" esas células.
"Nuestro dispositivo de células tumorales circulantes puede liberar una célula tumoral capturada de una muestra de sangre, permitiendo el análisis de una sola célula", dice Liu. "Podría usarse para verificar la efectividad del tratamiento, identificando la cantidad de células tumorales que circulan. Conductalas pruebas genéticas en una sola célula liberada también podrían revelar si el tumor primario había hecho metástasis, ya que las células con metástasis tienen marcadores genéticos únicos ".
El dispositivo también podría usarse para verificar la efectividad de la terapia génica contra el cáncer.
"Las pruebas genéticas podrían realizarse en los CTC liberados, lo que indica si la terapia génica está provocando cambios en la expresión génica", dice Liu. En otras palabras, dichas pruebas podrían ayudar a detectar si una terapia está funcionando o si deberían explorarse otros métodos.
Liu presentará algunos de estos hallazgos hoy, 18 de abril, en una conferencia que tendrá lugar en Estambul, Turquía, llamada The Future of Medicine, organizada por la Royal Academy of Science International Trust RASIT y la Universidad Bahçeşehir. Liu presentará a través de Skype desde suoficina en el campus de la Universidad de Lehigh en Bethlehem, Pennsylvania.
El dispositivo de Liu es parte de un ensayo clínico de drogas para melanoma y cánceres renales en el Instituto de Cáncer Lehigh Valley. La Fundación Andy Derr para la Investigación del Cáncer Renal proporcionó fondos para el estudio. El objetivo es reunir datos preliminares sobre si elel dispositivo puede mejorar la atención.
La primera etapa del ensayo, que involucró un análisis de las células tumorales circulantes de una sola extracción de sangre de varias docenas de pacientes, ha demostrado un gran potencial.
"El siguiente paso será rastrear a algunos pacientes en el transcurso de su tratamiento, tomando varias extracciones de sangre para ver si los datos capturados por el dispositivo microfluídico se correlacionan con los datos que su equipo médico está recolectando a través de otros métodos", dice Liu.
Liu y su equipo se están preparando para dar el siguiente paso en los próximos meses.
Magnetismo, clave de diseño de espiga ondulada para el éxito del dispositivo CTC
El dispositivo microfluídico de Liu logra dos estándares clave por los cuales se mide el éxito de los dispositivos CTC: alta eficiencia de captura y alta selectividad. La eficiencia de captura se refiere al porcentaje de CTC que recolecta el dispositivo. La selectividad mide qué tan bien rechaza las células no deseadas, comoglóbulos rojos y blancos.
El chip rectangular, más pequeño que unos pocos centímetros cuadrados y que utiliza tan solo unos pocos mililitros de sangre, está hecho del polímero PDMS. La característica clave del chip es un pequeño canal de flujo en una almohadilla diseñada jerárquicamente que está optimizada paracaptura las células tumorales de la sangre que fluye a través de ella.
Utilizando principios de diseño microfluídico, el grupo de Liu diseñó vórtices en su dispositivo para aumentar la posibilidad de que las células tumorales colisionen con la superficie del canal de flujo. El grupo también organizó ondas en un patrón de espiga ondulado que recubre la parte inferior de la plataforma de captura.
"La superficie de la espiga genera un vórtice pasivo que mezcla las células y aumenta la posibilidad de que colisionen con la almohadilla de captura", dice Liu. "La alta selectividad se logra al alisar el patrón de espiga acanalado en uno ondulado, lo que ayuda afiltrar las celdas no deseadas "
El grupo usa inmunoafinidad, la afinidad química específica entre un anticuerpo y un antígeno, para hacer que los CTC se adhieran al dispositivo mientras las células sanguíneas normales pasan. Cubren la almohadilla con una capa de moléculas de adhesión celular epitelial anti-EpCAM que se unen con CTC pero no con células normales.
Liu y su equipo mejoraron recientemente la eficiencia de liberación del dispositivo, o su capacidad para permitir que las células tumorales circulantes se recojan para su posterior estudio. En lugar de depositar partículas permanentemente a través de la inmunoafinidad, las micropartículas magnéticas recubiertas con anti-EpCAM quedaron atrapadas sobre el PDMS no tratadosuperficie por un campo magnético externo y luego se liberaron quitando fácilmente el imán para la recolección de CTC. Los resultados se publicaron en la revista Laboratorio en un chip Laboratorio en un chip 17 19, 3291-3299 en un artículo llamado: "Las partículas magnéticas ayudaron a la captura y liberación de células tumorales circulantes raras utilizando dispositivos microfluídicos estructurados de espiga ondulada".
Según Liu, en condiciones optimizadas, la eficiencia de captura de las células tumorales era tan alta como 92% ± 2.8%. También se realizaron experimentos de captura en muestras de sangre completa, y la eficiencia de captura estuvo en un rango alto de 81-95%, a diferentes concentraciones de células tumorales.
Él dice que tal método puede usarse potencialmente para la clasificación de CTC a partir de muestras de sangre de pacientes, monitoreo de concentración de CTC, orientación terapéutica y elección de dosificación de drogas, y estudio adicional de tumores, tales como detección de drogas y mutaciones tumorales.
Agrega Liu: "Con los cánceres metastásicos que representan alrededor del 90% de las muertes por tumores sólidos, la esperanza es que algún día un dispositivo que pueda permitir el análisis de células tumorales circulantes en la sangre pueda marcar una gran diferencia en el diagnóstico temprano,detección y monitoreo de numerosos tipos de cáncer, sin biopsias invasivas "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Lehigh . Original escrito por Lori Friedman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cite esta página :