Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Nanomedicine | Nanofluidics

Het kwal-geïnspireerde Apparaat Microfluidic Isoleert de Doorgevende Cellen van de Tumor

Published on November 14, 2012 at 7:23 AM

De cellen die van de Tumor in de bloedsomloop van een patiënt doorgeven kunnen heel wat informatie opbrengen over hoe een tumor aan behandeling antwoordt en welke drugs tegen het efficiënter zouden kunnen zijn. Maar eerst, moeten deze zeldzame cellen van de veel andere cellen worden gevangen en worden geïsoleerd die in een bloedsteekproef worden gevonden.

De Cellen die door een microfluidic apparaat reizen kunnen door bundels van (groene) worden opgesloten DNA. Beeld: Suman Bose en Chong Shen

Vele wetenschappers werken nu aan microfluidic apparaten die doorgevende tumorcellen kunnen isoleren (CTCs), maar de meesten hiervan hebben twee belangrijke beperkingen: Het duurt te lang om een voldoende hoeveelheid bloed te verwerken, en er is geen goede manier om kankercellen voor analyse na hun vangst te halen.

Een nieuw apparaat van onderzoekers bij MIT en Brigham en het Ziekenhuis van Vrouwen overwint die hindernissen. Geïnspireerd door de tentakels van een kwal, bedekte het team een microfluidic kanaal met lange bundels van DNA met een laag die specifieke proteïnen grijpen die op de oppervlakten van leukemiecellen worden gevonden aangezien zij langs stromen. Gebruikend deze strategie, de onderzoekers stroomtarieven 10 keer hoger dan bestaande apparaten - snel genoeg bereikten om de systemen voor klinisch gebruik praktisch te maken.

Gebruikend deze technologie, die in de kwestie van deze week van de Werkzaamheden van de Nationale Academie van Wetenschappen wordt beschreven, konden de artsen kankerpatiënten controleren om te bepalen of hun behandeling werkt.

„Als u een snelle test had die u kon vertellen of er min of meer van deze cellen in tijd zijn, zou dat helpen om de vooruitgang van therapie te controleren en de vooruitgang van de ziekte,“ zegt Jeff Karp, een verwante professor van geneeskunde bij de Medische School van Harvard en co-director van het Centrum voor Regeneratieve Therapeutiek bij Brigham en het Ziekenhuis van Vrouwen in Boston.

Dit type van apparaat kon gepersonaliseerde behandelingen ook toelaten: Zodra de cellen van een patiënt worden geïsoleerd, konden de artsen verschillende drugs op hen testen om te bepalen welke het meest efficiënt zijn.

De nieuwe technologie kwam uit een samenwerking tussen het laboratorium van Karp en dat van Rohit Karnik, een verwante professor voort van werktuigbouw bij MIT. De Hoofd auteurs van het document zijn Weian Zhao, een vroegere postdoc in het laboratorium van Karp en nu een hulpprofessor bij de Universiteit van Californië in Irvine; Cheryl Cui, een gediplomeerde student in de Afdeling Harvard-MIT van de Wetenschappen en de Technologie van de Gezondheid; en Suman Bose, een gediplomeerde student in het laboratorium van Karnik.

De tentakels van DNA `'

Het aantal van CTCs dat in een milliliter van het bloed van een bepaalde patiënt wordt gevonden kan zich van enkel enkelen aan verscheidene duizend uitstrekken. Om die zeldzame cellen te isoleren, hebben de onderzoekers geprobeerd bouw microfluidic kanalen die met antilichamen specifiek voor een gevonden proteïne worden gestippeld op de doelcellen. Nochtans, omdat de antilichamen slechts tientallen nanometers van de bodem van het kanaal uitbreiden, is de vangst van cellen door de antilichamen langzaam.

Om het bereik van de vangstmolecules uit te breiden, bootsten Karp en het team van Karnik de tentakels van kwallen na, creërend lange bundels van het herhalen van de opeenvolgingen van DNA. Die opeenvolgingen, die als aptamers worden bekend, richten een proteïne die in grote aantallen op leukemiecellen wordt gevonden.

De bundels van DNA zijn in bijlage aan microchannel met een visgraatpatroon op zijn vloer. Die gevormde randen veroorzaken het bloed om te wervelen aangezien het door het kanaal vloeit, die de kansen verbeteren dat de individuele cellen in contact met de tentakels zullen komen, die honderden microns in het kanaal uitbreiden. Dit staat de onderzoekers toe om het tarief van bloedstroom te verhogen.

„Normaal is wat aan hoge stroomtarieven gebeurt de cellen werkelijk benadert niet de oppervlakte, en het is zeer uitdagend om de doelcellen te vangen,“ Karnik zegt. „Maar deze combinatie deze visgraatgroeven om de oplossing te mengen en de cellen te brengen in contact met oppervlakten, plus het hebben van aptamers die uit in de oplossing plakken, laat zeer hoog toe vangt tarieven aan zeer hoge stroomtarieven.“

De tarieven van de Stroom in het nieuwe apparaat zijn 10 keer hoger dan die gemeld voor vorige apparaten, en het systeem kan 60 tot 80 percent van de doelcellen vangen. In het huidige model, dat 1 vierkante centimeter meet, is het stroomtarief 1 milliliter per uur. Door het apparaat groter te maken, zeggen de onderzoekers zij het stroomtarief aan 100 milliliters bloed per uur - snel genoeg om 10 snel te verwerken - aan 20 milliliterssteekproeven konden opvoeren die worden vereist om een nauwkeurige CTC telling van een individuele patiënt te krijgen.

Omdat de „tentakels“ van DNA worden gemaakt, kunnen zij gemakkelijk met enzymen worden gespleten, bevrijdend de gevangen cellen voor verdere analyse.

Peter Kuhn, een verwante professor van celbiologie bij het Onderzoekinstituut van Scripps, zegt deze technologie een interessant alternatief aan bestaande benaderingen is om zeldzame cellen te vangen toevoegen, die dat het verdere testen nodig is om het nut van de technologie te bevestigen.

„Dit gebied vergt vele verschillende wegen voor te onderzoeken zeldzaam-celidentificatie,“ Kuhn zegt. „Deze technologieën kunnen belangrijkste enablers voor het bestuderen van ziekte bij mensen verstrekken.“

Minimaal invasief

De Apparaten die CTCs vangen konden een beter alternatief aan bemonsteringsbeendermerg bieden in het bepalen of de kankerbehandeling in een leukemiepatiënt werkt.

„Als men de gevoeligheid van opsporing in bloed kon verbeteren, dan kan deze benadering een overgang toelaten van het isoleren van merg naar het isoleren van bloed, dat veel minder invasief is en u het kunt vaker doen. Het kon het paradigma voor ruilen hoe de overblijvende ziekte wordt ontdekt,“ Karp zegt.

De „schoonheid van deze technologie is zijn veelzijdigheid,“ Zhao zegt. „U kunt de lengte en de dichtheid van de kettingen van DNA gemakkelijk wijzigen; u kunt verschillende opeenvolgingen in DNA omvatten om verschillende types van cellen te vangen.“

Deze eigenschap maakt tot het een platformtechnologie die ruim in kliniek en de onderzoeklaboratoria kan worden toegepast. Bijvoorbeeld, vangt een andere mogelijke toepassing foetale cellen, die in de bloedsomloop van een zwangere vrouw zeer zeldzaam zijn. Het Analyseren van deze cellen kon artsen helpen prenatale kenmerkende tests voor een waaier van ziekten uitvoeren gebruikend een benadering die dan amniocentesis veel minder invasief is.

De onderzoekers werken nu bij het aanpassen van de bundels van DNA om andere molecules, zoals receptoren te richten die op de oppervlakten van cellen worden gevonden die van stevige tumors worden verjaagd.

Bron: http://www.mit.edu/

Last Update: 14. November 2012 08:49

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit