Американські вчені розробили прилад для підрахунку циркулюючих в крові ракових клітин

Американські вчені розробили прилад для підрахунку циркулюючих в крові ракових клітин, повідомляє New Scientist. Пристрій захоплює пухлинні клітини за допомогою зроблених з ДНК щупалець, що нагадують щупальця медузи.

Результати спільної роботи дослідників з Brigham and Women's Hospital (Бостон, штат Массачусетс), Каліфорнійського університету (University of California) і Массачусетського технологічного університету (MIT) опубліковані в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Нині існуючі пристрої, що використовуються для підрахунку циркулюючих в крові пацієнта ракових клітин, засновані на принципах мікрогідродинаміки - галузі знань, що описує поведінку малих об'ємів рідин. Вони являють собою ряд тонких канальців, зсередини вистелених сполуками, які уловлюють ракові клітини. При повільному пропусканні зразків крові через канальці пухлинні клітини наштовхуються на стінки канальців і "прилипають" до них. Однак цей метод має істотні недоліки - він не дуже точний, коли мова йде про малу кількість кількості клітин, а також вимагає значних тимчасових витрат за низької швидкості потоку крові, необхідної для захоплення клітин.

"Ми подумали, що використовуючи принципи мікрогідродинаміки пристрій з щупальцями як у медузи буде неймовірно ефективним", - розповів один з провідних авторів роботи Джефрі Карп (Jeffrey Karp). Дослідники вирішили використовувати щупальця, зроблені з аптамерів - ланцюжків ДНК, здатних зв'язуватися з певною молекулою. У даному випадку в якості молекули-мішені був вибраний білок під назвою тирозинкіназа 7 (PTK7), у великій кількості присутній на поверхні ракових клітин.

Один кінець аптамерів закріплений на стінці тонкого каналу, через який пропускають кров. На дні каналу вирізані жолобки у формі ялиночки, завдяки яким в потоці рідини виникають круговороти. Завихрення сприяють перемішуванню крові та збільшують імовірність контактування пухлинних клітин з аптамерами. Це дозволило винахідникам збільшити швидкість, з якою кров проходить через канал, без втрати продуктивності пристрою.

"У звичайних приладах при високій швидкості потоку у клітини мало шансів опинитися близько до поверхні каналу, тому піймати її дуже складно», - зазначив Рохіт Карнік (Rohit Karnik), глава лабораторії в MIT. Поєднання "плаваючих" щупалець і завихрень в потоці дозволило вченим збільшити швидкість проходження крові в десять разів у порівнянні з використовуваними в даний час приладами. Зросла і ефективність приладу - щупальця можуть захоплювати від 60 до 80 відсотків ракових клітин, тоді як вже існуючі пристрої через свої особливості можуть виявити лише 10-20 відсотків пухлинних клітин, циркулюючих в крові пацієнта.

Виявлення, підрахунок і подальший аналіз циркулюючих пухлинних клітин важливі для діагностування раннього початку захворювання і визначення найкращого виду його терапії. За допомогою подібних пристроїв також можна визначити, наскільки добре пухлина відреагувала на лікування хіміотерапевтичними препаратами. За словами авторів роботи, їх пристрій володіє ще однією перевагою - ракові клітини набагато легше відокремити від аптамерів, ніж від адгезивів, використовуваних у звичайних приладах. Вчені сподіваються, що після подальшої оптимізації параметрів приладу його можна буде використовувати для проведення швидких і точних аналізів та ранньої діагностики захворювань.