John Oakeys arbete på cellulär och molekylär nivå kan radikalt förändra hur cancer behandlas.

Oakey, en docent i kemiteknik vid University of Wyomings College of Engineering and Applied Science, och hans forskargrupp har utvecklat en innovativ metod för att isolera celler som är markörer för cancer från blodprover.

Cellerna, känd som cirkulerande tumörceller (CTC), finns i blodet hos personer med tumörer i kroppen. CTC:erna migrerar ofta från det ursprungliga tumörstället och hamnar i andra delar av kroppen, potentiellt växande i levern, hjärnan eller lymfkörtlarna. Spridningen av dessa celler och skapandet av sekundära tumörer är processen för metastasering, och behandlingen av det drabbade området skadar alla celler, inklusive friska.

Det gör att isolera CTC:erna är en viktig men extremt svår uppgift. Ett prov på 1 milliliter blod innehåller miljarder celler, som kan innehålla mellan ett och flera hundra CTC. Aktuell forskningstaktik kan isolera cellerna, men de är vanligtvis blandade med andra blodkroppar.

"Vi är intresserade av att utveckla ett CTC-mätverktyg, " Oakey säger. "Det är baserat på mikroskala bearbetning av blod. Detta är det ökända problemet med "nålen i en höstack". Hur hittar och isolerar du dessa CTC?

Oakey tillägger att för närvarande, cancerbehandling kan liknas vid ett "hagelgevär av medicin" till det drabbade området, som dödar både friska celler och cancerceller, och resulterar i obehag för patienterna.

Många forskningsapplikationer kräver att cellerna kommer tillbaka levande och livsdugliga för labbkulturer. Med Oakeys mikrofluidiska enhet, blod pumpas in från ena sidan in i kamrarna och cirkulerar genomgående. När de tumlar längs ytan, vissa celler fastnar på den mikrofluidiska ytan och fastnar om de visar markörer för cancer.

När CTC:erna är fångade, de kan odlas och testas på individuell basis. Enheten kan också användas för att "räkna" CTC. För en person som diagnostiseras och behandlas, CTC-tal kan indikera om behandlingen fungerar. Forskningen kan också användas diagnostiskt, för att se vilken variant en tumör kan ha, så terapi kan individualiseras.

Projektet finansierades av National Institutes for Health IDeA Networks for Biomedical Research Excellence (INBRE) Program under tre tidigare år.

"Vi har löst problemet med att få cellerna levande igen, ", säger Oakey. "Vi har gjort det genom att skapa hydrogelinfångningsytor. När du lyser ljus på den, det försämras. CTC:erna fastnar på gelen, tillsammans med några friska celler. Vi kan plocka av CTC:erna och spola ut dem ur enheten, och sluta med levande celler att odla. De har 100 procent renhet."

Oakey säger att nästa steg är att flytta forskningen till en klinisk miljö. När CTC:erna kan odlas i ett labb, de kan behandlas med de senaste kemoterapimetoderna för att se hur de reagerar. Cellerna kan genomiskt testas för att bestämma läkemedelsresistens, och forskare kan använda metoden för att lära sig om latenta och aggressiva celltyper i ett försök att avgöra hur snabbt och aggressivt de behöver behandlas.

"Målet är att se hur olika typer av celler svarar på terapi, Oakey säger. "Denna forskning kan vägleda cancerbehandlingar mot individualiserade behandlingsstrategier. Individuell terapi är mycket målet här."