(PhysOrg.com) - Precis som flugpapper fångar insekter, ett par nanoteknikaktiverade enheter kan ta tag i cancerceller i blodet som har brutit sig från en tumör. Dessa celler, känd som cirkulerande tumörceller, eller CTC, kan ge kritisk information för att undersöka och diagnostisera cancermetastaser, bestämma patientprognos, och övervaka effektiviteten av behandlingar.
I en studie publicerad i tidskriften Angewandte Chemie International Edition , ett team av utredare vid University of California, Los Angeles, utvecklat ett 1-by-2-centimeter kiselchip som är täckt med tätt packade nanopillrar belagda med en antikropp som binder till ett protein som kallas epitelcelladhesionsmolekyl (EpCAM). EpCAM uttrycks på ytan av ett stort antal fasta tumörceller men inte av celler som normalt återfinns i cirkulation i blodströmmen. Forskargruppen leddes av Hsian-Rong Tseng, Ph.D., medlem i Nanosystems Biology Cancer Center, en av åtta Centers of Cancer Nanotechnology Excellence etablerad av National Cancer Institute.
För att testa prestanda för cellfångst, forskare inkuberade nanopillar -chipet i ett odlingsmedium med bröstcancerceller. Som en kontroll, de utförde ett parallellt experiment med en cell-capture-metod som använder ett chip med en plan yta. Båda strukturerna var belagda med anti-EpCAM, ett antikroppsprotein som kan hjälpa till att känna igen och fånga tumörceller. Forskarna fann att cellavskiljningsutbytet för UCLA nanopillar-chip var betydligt högre; enheten fångade 45 till 65 procent av cancercellerna i mediet, jämfört med endast 4 till 14 procent för den platta enheten.
Den nuvarande guldstandarden för att undersöka tumörernas sjukdomsstatus är en analys av metastatiska fasta biopsiprover, men i de tidiga stadierna av metastaser, Det är ofta svårt att identifiera en biopsi. Genom att fånga CTC, läkare kanske kan utföra en "flytande" biopsi, möjliggör tidig upptäckt och diagnos, samt förbättrad behandlingsövervakning.
Under tiden, ett forskargrupp under ledning av Vladimir Zharov, Ph.D., vid University of Arkansas for Medical Sciences (UAMS), har utvecklat ett system som fångar CTC direkt i blodomloppet, där de sedan kan avlägsnas genom mikrokirurgi eller förstöras med en laser som inte skadar huden eller andra vävnader. Detta arbete publicerades i två tidningar, en i tidningen Biophotonics, den andra i tidskriften Nature Nanotechnology. Dr Lily Yang, Ph.D., från Emory University och medlem i Emory-Georgia Tech Center for Cancer Nanotechnology Excellence, deltog också i denna studie.
UAMS -systemet består av två typer av nanopartiklar. Den första är en magnetisk nanopartikel utformad för att rikta in sig på en molekyl som kallas urokinasplasminogenaktivatorreceptor. Den andra nanopartikeln består av guldpläterade kolnanorör som riktar sig mot folsyrareceptorn. Båda receptorerna finns på många typer av cancerceller men inte på normala blodkroppar.
Utredarna injicerade de två nanopartikelcocktailen i möss med mänskliga brösttumörer och väntade sedan 20 minuter innan de använde en kombination av en magnet fäst på huden ovanför perifera blodkärl för att fånga de märkta tumörcellerna och fotoakustisk avbildning för att upptäcka de guldbelagda nanorören som också märka de fångade tumörcellerna. "Genom att magnetiskt samla de flesta tumörcellerna från blod som cirkulerar i kärl i hela kroppen, denna nya metod kan potentiellt öka specificitet och känslighet upp till 1, 000 gånger jämfört med befintlig teknik, "Dr Zharov sa.
UCLA -gruppens arbete, som beskrivs i ett papper med titeln, "Tredimensionella nanostrukturerade substrat mot effektiv fångst av cirkulerande tumörceller, "stöddes av NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, ett omfattande initiativ för att påskynda tillämpningen av nanoteknik för förebyggande, diagnos, och behandling av cancer. En sammanfattning av denna uppsats finns på tidskriftens webbplats.
Arbetet från UAMS är detaljerat i två artiklar med titeln, "In vivo magnetisk anrikning och multiplex fotoakustisk detektion av cirkulerande tumörceller, "och" Nanoteknikbaserad molekylär fotoakustisk och fototermisk flödescytometriplattform för in vivo-detektion och dödande av cirkulerande stamceller i cancer. "Detta arbete stöddes också delvis av National Cancer Institute's Alliance for Nanotechnology in Cancer. Sammanfattningar av dessa artiklar är tillgänglig på respektive tidskrifters webbplatser. [länk 1, länk 2]
