En glasplatta med nanoskala grovhet kan vara ett enkelt sätt för forskare att fånga och studera de cirkulerande tumörceller som bär cancer runt kroppen genom blodomloppet.
Ingenjörs- och medicinska forskare vid University of Michigan har tagit fram en sådan uppläggning, som de säger utnyttjar cancercellernas starkare drivkraft att bosätta sig och binda jämfört med normala blodkroppar.
Cirkulerande tumörceller tros bidra till cancermetastaser, sjukdomens dystra process som sprider sig från dess ursprungliga plats till avlägsna vävnader. Blodprov som räknar dessa celler kan hjälpa läkare att förutsäga hur länge en patient med utbredd cancer kommer att leva.
Lika viktigt som de kastade cellerna är, vetenskapsmän vet inte mycket om dem. De är sällsynta, cirka en per miljard blodkroppar. Och de är inte alla identiska, även om de kommer från samma tumör. Befintliga verktyg för att isolera dem fångar bara vissa typer av celler - de som uttrycker specifika ytproteiner eller är större än normala blodkroppar.
Till exempel, den vanliga, FDA-godkänt CellSearch-system använder antikroppsbelagda magnetiska pärlor för att söka efter tumörceller och binda till dem. Men inte alla cirkulerande tumörceller uttrycker proteinerna som dessa antikroppar känner igen. Det är möjligt att de farligaste, känd som cancerstam- eller stamceller, kan ha kastat den där berättarrock, därigenom undviker metoder som förlitar sig på antikroppar.
Forskarna säger att deras system sannolikt kan fånga dessa smygcancer -stamceller - en prestation som inget forskargrupp har uppnått ännu.
"Vårt system kan fånga majoriteten av cirkulerande tumörceller oavsett deras ytproteiner eller deras fysiska storlekar, och detta kan inkludera cancerfader eller initierande celler, "sa Jianping Fu, biträdande professor i maskinteknik och biomedicinsk teknik och seniorförfattare till ett papper om tekniken som publicerades online i ACS Nano .
Fu och hans ingenjörskollegor samarbetade med UM senior cancerforskare och bröstcancerläkare Dr. Sofia Merajver och hennes team. Denna tvärvetenskapliga grupp tror att även om enheten en dag kan förbättra cancerdiagnos och prognos, dess första användningsområden skulle vara att forskare isolerar levande cirkulerande tumörceller från blodprover och studerar deras biologiska och fysiska egenskaper.
"Att förstå det fysiska beteendet och naturen hos dessa cirkulerande tumörceller kommer säkert att hjälpa oss att bättre förstå en av de svåraste frågorna inom cancerbiologi - den metastatiska kaskaden, det är, hur sjukdomen sprider sig, "Fu sa." Vårt system kan ge ett effektivt och kraftfullt sätt att fånga de levande cirkulerande tumörcellerna och använda dem som en surrogat för att studera den metastatiska processen. "
Men fånga dem, lika utmanande som det har visat sig vara, är bara början, sa Merajver, som har ägnat de senaste 18 åren åt att studera cellsignalering och de fysiska egenskaperna hos mycket aggressiva cancerceller.
"Tillämpningen av integrativ biologi är nödvändig för att sammanställa historien om hur dessa celler beter sig i tid för att uppnå framgångsrika metastaser och därigenom upptäcka vägarna för att undertrycka denna dödliga utveckling, "Merajver sa." Vårt samarbete med Fu -lab exemplifierar den innovation som behövs för kriget mot cancer - teamvetenskap från labbet hela vägen till kliniken. "
I deras experiment, forskarna använde en standard och billig mikrofabriceringsteknik som kallas "reaktiv jonetsning" för att grova glasskivor med en nanoskalaupplösning. Sedan, de spetsade olika blodprov med cancerceller härrörande från mänskligt bröst, livmoderhals och prostata. När de hällde proverna över glasplattorna, nanorough glasytorna fångade i genomsnitt 88 procent till 95 procent av cancercellerna.
Fu föreslår varför.
"Blodceller flyter i sig, "Fu sa." Cancerceller inklusive cirkulerande tumörceller härrörande från fasta tumörer är förmodligen vidhäftande celler. De kan fly från den primära tumören samtidigt som de bibehåller vissa vidhäftningsegenskaper som gör att de kan fästa och etablera en annan tumör. "
I andra studier, forskare har märkt att cirkulerande tumörceller tenderar att hålla sig till grova ytor. Men de grova ytorna i dessa studier var belagda med infångningsantikroppar. Dessa nya nanorough -ytor kräver inte fångstantikroppar.
"Vår metod innebär en betydande förbättring eftersom den i princip kan tillämpas på alla cancerceller som kommer från fasta tumörer, "Sa Fu.
Tidningen har titeln "Nanoroughened Surfaces for Efficient Capture of Circulating Tumor Cells without Using Capture Antikodies." Universitetet bedriver patentskydd för den immateriella äganderätten och söker kommersialiseringspartners för att hjälpa till att föra ut tekniken på marknaden.
