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Isolados Medusa-Inspirados do Dispositivo de Microfluidic que Circulam Pilhas do Tumor

Published on November 14, 2012 at 7:23 AM

As pilhas do Tumor que circulam na circulação sanguínea de um paciente podem render muita informação em como um tumor está respondendo ao tratamento e no que drogas puderam ser mais eficazes contra ele. Mas primeiramente, estas pilhas raras têm que ser capturadas e isolado das muitas outras pilhas encontradas em uma amostra de sangue.

As Pilhas que viajam através de um dispositivo microfluidic podem ser prendidas por costas de ADN (verde). Imagem: Suman Bose e Chong Shen

Muitos cientistas estão trabalhando agora nos dispositivos microfluidic que podem isolar pilhas de circulação do tumor (CTCs), mas a maioria destes tem duas limitações principais: Toma demasiado por muito tempo para processar uma suficiente quantidade de sangue, e não há nenhuma boa maneira de extrair células cancerosas para a análise após sua captação.

Um dispositivo novo dos pesquisadores no MIT e no Brigham e no Hospital das Mulheres supera aqueles obstáculos. Inspirado pelos tentáculos de uma medusa, a equipe revestiu um canal microfluidic com as costas longas do ADN que agarram as proteínas específicas encontradas nas superfícies de pilhas da leucemia enquanto fluem perto. Usando esta estratégia, os pesquisadores conseguiram caudais 10 dispositivos mais altamente do que existentes das épocas - jejue bastante para fazer os sistemas práticos para o uso clínico.

Usando esta tecnologia, descrita na introdução desta semana das Continuações da Academia Nacional das Ciências, os doutores poderiam monitorar pacientes que sofre de cancro para determinar se seu tratamento está trabalhando.

“Se você teve um teste rápido que poderia lhe dizer que se há mais ou menos destas pilhas ao longo do tempo, aquele ajudaria a monitorar a progressão da terapia e progressão da doença,” diz Jeff Karp, um professor adjunto da medicina na Faculdade de Medicina de Harvard e co-director do Centro para a Terapêutica Regenerativa em Brigham e em Hospital das Mulheres em Boston.

Este tipo de dispositivo podia igualmente permitir tratamentos personalizados: Uma Vez Que as pilhas são isoladas de um paciente, os doutores poderiam testar drogas diferentes nelas para determinar quais são os mais eficazes.

A nova tecnologia cresceu fora de uma colaboração entre o laboratório de Karp e o aquele de Rohit Karnik, um professor adjunto da engenharia mecânica no MIT. Os Autores principais do papel são Weian Zhao, um postdoc anterior no laboratório de Karp e agora um professor adjunto na Universidade Da California em Irvine; Cheryl Cui, um aluno diplomado na Divisão Harvard-MIT de Ciências e de Tecnologia da Saúde; e Suman Bose, um aluno diplomado no laboratório de Karnik.

Tentáculos do ` do ADN

O número de CTCs encontrou em um mililitro do sangue de um paciente particular pode variar apenas de alguns a diversos mil. Para isolar aquelas pilhas raras, os pesquisadores tentaram construir os canais microfluidic pontilhados com os anticorpos específicos a uma proteína encontrada nas pilhas de alvo. Contudo, porque os anticorpos estendem somente dez dos nanômetros da parte inferior do canal, a captação das pilhas pelos anticorpos é lenta.

Para estender o alcance das moléculas da captação, a equipe de Karp e de Karnik imitou os tentáculos das medusa, criando costas longas de repetir seqüências do ADN. Aquelas seqüências, conhecidas como aptamers, visam uma proteína encontrada em grandes números em pilhas da leucemia.

As costas do ADN são anexadas a um microcanal com um teste padrão de desenhos em espinha em seu assoalho. Aqueles cumes modelados fazem com que o sangue rode como corre através do canal, melhorando as possibilidades que as pilhas individuais entrarão o contacto com os tentáculos, que estendem centenas de mícrons no canal. Isto permite que os pesquisadores aumentem a taxa de circulação sanguínea.

“Normalmente o que acontece em caudais altos é as pilhas não vêm realmente perto da superfície, e é muito desafiante capturar as pilhas de alvo,” Karnik diz. “Mas esta combinação destes sulcos de desenhos em espinha para misturar a solução e para trazer as pilhas no contacto com superfícies, mais ter os aptamers que estão colando para fora na solução, permite taxas muito altas da captação em caudais muito altos.”

Os Caudais no dispositivo novo são 10 vezes mais altamente do que aqueles relatados para dispositivos precedentes, e o sistema pode capturar 60 a 80 por cento das pilhas de alvo. No modelo actual, que mede 1 centímetro quadrado, o caudal é 1 mililitro pela hora. Fazendo o dispositivo maior, os pesquisadores dizem que poderiam impulsionar o caudal a 100 mililitros do sangue pela hora - jejue bastante para processar ràpida os 10 - às amostras de 20 mililitros que seriam necessários obter uma contagem exacta do CTC de um paciente individual.

Porque os “tentáculos” são feitos do ADN, podem facilmente ser fendidos com as enzimas, livrando as pilhas capturadas para a análise mais aprofundada.

Peter Kuhn, um professor adjunto da biologia celular no Instituto de Investigação de Scripps, diz que esta tecnologia é uma alternativa interessante às aproximações existentes para capturar as pilhas raras, adicionando que um teste mais adicional é necessário validar a utilidade da tecnologia.

“Este campo precisa muitas avenidas diferentes para que a identificação da raro-pilha seja explorada,” Kuhn diz. “Estas tecnologias podem fornecer os enablers chaves para estudar a doença nos seres humanos.”

Mìnima invasor

Os Dispositivos que capturam CTCs poderiam oferecer uma alternativa melhor a provar a medula em determinar se o tratamento contra o cancro está trabalhando em um paciente da leucemia.

“Se um poderia melhorar a sensibilidade da detecção no sangue, a seguir esta aproximação pode permitir uma transição de isolar a abóbora a isolar o sangue, que é muito menos invasor e você pode a fazer mais frequentemente. Poderia mudar o paradigma para como a doença residual é detectada,” Karp diz.

“A beleza desta tecnologia é sua versatilidade,” Zhao diz. “Você pode facilmente alterar o comprimento e a densidade das correntes do ADN; você pode incluir seqüências diferentes no ADN para capturar tipos diferentes de pilhas.”

Esta característica faz-lhe uma tecnologia da plataforma que possa amplamente ser aplicada na clínica e nos laboratórios de investigação. Por exemplo, uma outra aplicação possível está capturando as pilhas fetal, que são muito raras na circulação sanguínea de uma mulher gravida. Analisar estas pilhas poderia ajudar doutores a executar testes de diagnóstico pré-natais para uma escala das doenças usando uma aproximação que fosse distante menos invasora do que a amniocentese.

Os pesquisadores estão trabalhando agora em adaptar as costas do ADN para visar outras moléculas, tais como os receptors encontrados nas superfícies das pilhas desalojadas dos tumores contínuos.

Source: http://www.mit.edu/

Last Update: 14. November 2012 08:52

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