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Da Isolati Ispirati da meduse dell'Unità di Microfluidic che Fanno Circolare le Celle del Tumore

Published on November 14, 2012 at 7:23 AM

Le celle del Tumore che circolano in circolazione sanguigna di un paziente possono rendere moltissime informazioni su come un tumore sta reagendo al trattamento e sul che droghe potrebbero essere più efficaci contro di. Ma in primo luogo, queste celle rare devono essere catturate ed isolate dalle molte altre celle trovate in un campione di sangue.

Le Celle che attraversano through un'unità microfluidic possono essere bloccate dai fili di DNA (verde). Immagine: Suman Bose e Chong Shen

Molti scienziati ora stanno lavorando alle unità microfluidic che possono isolare le celle di circolazione del tumore (CTCs), ma la maggior parte di questi presentano due limitazioni importanti: Cattura troppo lungamente per elaborare una quantità sufficiente di sangue e non c'è buon modo estrarre le cellule tumorali per l'analisi dopo il loro bloccaggio.

Una nuova unità dai ricercatori al MIT e a Brigham ed all'Ospedale delle Donne supera quegli ostacoli. Ispirato dai tentacoli di una medusa, il gruppo ha ricoperto un canale microfluidic di fili lunghi di DNA che afferrano le proteine specifiche trovate sulle superfici delle celle di leucemia mentre scorrono vicino. Facendo Uso di questa strategia, i ricercatori hanno raggiunto le portate 10 unità più superiore attuali di volte - digiuni abbastanza per rendere i sistemi pratici per uso clinico.

Facendo Uso di questa tecnologia, descritta nell'emissione di questa settimana degli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze, medici potrebbero riflettere i malati di cancro per determinare se il loro trattamento sta funzionando.

“Se aveste una prova rapida che potrebbe dirgli che se ci sono col passare del tempo più o meno di queste celle, quello contribuirebbe a riflettere la progressione della terapia e progressione della malattia,„ dice Jeff Karp, un professore associato di medicina alla Facoltà di Medicina di Harvard e co-direttore del Centro per Terapeutica A Ricupero a Brigham ed all'Ospedale delle Donne a Boston.

Questo tipo di unità ha potuto anche permettere ai trattamenti personali: Una Volta Che le celle sono isolate da un paziente, medici potrebbero provare le droghe differenti loro per determinare quale sono i più efficaci.

La nuova tecnologia si è sviluppata da una collaborazione fra il laboratorio di Karp e quello di Rohit Karnik, un professore associato dell'ingegneria meccanica al MIT. Gli Autori principali del documento sono Weian Zhao, un precedente postdoc nel laboratorio di Karp ed ora un assistente universitario all'Università di California a Irvine; Cheryl Cui, un dottorando nella Divisione Harvard-MIT delle Scienze e Tecnologie di Salubrità; e Suman Bose, un dottorando nel laboratorio di Karnik.

Tentacoli del ` del DNA'

Il numero di CTCs ha trovato in un millilitro del sangue di un paziente particolare può variare appena da alcuni ai parecchie migliaia. Per isolare quelle celle rare, i ricercatori hanno provato a sviluppare i canali microfluidic punteggiati con gli anticorpi specifici ad una proteina trovata sulle cellule bersaglio. Tuttavia, perché gli anticorpi estendono soltanto i dieci dei nanometri dal fondo del canale, il bloccaggio delle celle dagli anticorpi è lento.

Per estendere l'estensione delle molecole di bloccaggio, il gruppo di Karnik e di Karp ha imitato i tentacoli delle meduse, creanti i fili lunghi di ripetizione delle sequenze del DNA. Quelle sequenze, conosciute come i aptamers, mirano ad una proteina trovata in grandi numeri sulle celle di leucemia.

I fili del DNA sono fissati ad un microchannel con un reticolo della spina di pesce sul suo pavimento. Quelle creste modellate inducono il sangue a turbinare mentre attraversa il canale, migliorando le probabilità che le diverse celle entr inare contatto con i tentacoli, che estendono le centinaia di micron nel canale. Ciò permette che i ricercatori aumentino la tariffa di flusso sanguigno.

“Che cosa accade alle alte portate è le celle realmente non vengono Normalmente vicino alla superficie ed è molto provocatoria catturare le cellule bersaglio,„ Karnik dice. “Ma questa combinazione di queste scanalature della spina di pesce per mescolare la soluzione e per mettere le celle in contatto con le superfici, più avere aptamers che stanno attaccando fuori nella soluzione, permette alle tariffe molto alte di bloccaggio alle portate molto alte.„

Le portate Nella nuova unità sono 10 volte più superiore a quelle riferite per le unità precedenti ed il sistema può catturare 60 - 80 per cento delle cellule bersaglio. Nel modello corrente, che misura 1 centimetro quadrato, la portata è di 1 millilitro all'ora. Rendendo l'unità più grande, i ricercatori dicono che potrebbero amplificare la portata a 100 millilitri di sangue all'ora - abbastanza veloce elaborare rapido i 10 - ai campioni da 20 millilitri che sarebbero necessari ottenere un conteggio accurato del CTC da un paziente determinato.

Poiché “i tentacoli„ sono fatti di DNA, possono essere fenduti facilmente con gli enzimi, liberanti le celle catturate per ulteriore analisi.

Peter Kuhn, un professore associato di biologia cellulare all'Istituto Di Ricerca Di Scripps, dice che questa tecnologia è un'alternativa interessante agli approcci attuali per catturare le celle rare, aggiungenti che ulteriore prova è necessaria convalidare l'utilizzabilità della tecnologia.

“Questo campo deve molti viali differenti affinchè l'identificazione della raro-cella sia esplorato,„ Kuhn dice. “Queste tecnologie possono fornire i enablers chiave per lo studio della malattia in esseri umani.„

Come Minimo dilagante

Le Unità che catturano CTCs potrebbero offrire una migliore alternativa a campionare il midollo osseo nella determinazione se il trattamento del cancro sta funzionando in un paziente di leucemia.

“Se uno potesse migliorare la sensibilità di rilevazione nel sangue, quindi questo approccio può permettere ad una transizione dall'isolazione del midollo ad isolare il sangue, che è molto meno dilagante e potete farlo più spesso. Potrebbe cambiare il paradigma per come la malattia residua è diagnosticata,„ Karp dice.

“La bellezza di questa tecnologia è la sua versatilità,„ Zhao dice. “Potete modificare facilmente la lunghezza e la densità delle catene del DNA; potete comprendere le sequenze differenti nel DNA per catturare i tipi differenti di celle.„

Questa funzionalità le rende una tecnologia della piattaforma che può applicarsi largamente nella clinica e nei laboratori di ricerca. Per esempio, un'altra applicazione possibile sta catturando le celle fetali, che sono molto rare in circolazione sanguigna di una donna incinta. Analizzare queste celle potrebbe aiutare medici ad eseguire i test diagnostici prenatali per un intervallo delle malattie facendo uso di un approccio che è molto dilagante che l'amniocentesi.

I ricercatori ora stanno lavorando ad adattare i fili del DNA per mirare ad altre molecole, quali i ricevitori trovati sulle superfici delle celle spostate dai tumori solidi.

Sorgente: http://www.mit.edu/

Last Update: 14. November 2012 08:50

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