Nové nositelné zařízení může detekovat rakovinu s větší přesností
Vědci z University of Michigan vyvinuli a nyní testují zařízení, které nazývají „ztělesněním přesné medicíny“ a které detekuje rakovinu v cirkulující krvi.
"Nikdo nechce podstoupit biopsii," říká Dr. Daniel Hayes, Stuart B. Padnos, profesor výzkumu rakoviny prsu na Rogerově rakovinovém centru v Michiganské univerzitě v Ann Arbor.
Biopsie jsou invazivní a mohou být nepříjemné, přesto jsou v současné době nejpřesnější metodou určování, zda má člověk rakovinu.
Dr. Hayes však navrhuje: „Pokud bychom mohli dostat dostatek rakovinných buněk z krve, mohli bychom je použít k poznání biologie nádorů a přímé péči o pacienty.“
Dr. Hayes a jeho tým nedávno vyvinuli nositelné zařízení, které dokáže „filtrovat“ cirkulující krev na rakovinné buňky, které - pokud projde všemi testy - by mohlo nahradit tekuté biopsie, kde zdravotničtí pracovníci odebírají vzorky krve nebo moči od jednotlivců, aby hledali markery rakovina.
Rakovinové nádory uvolňují buňky do krve, což znamená, že alespoň teoreticky by měl být odborník schopen zjistit přítomnost rakoviny odebráním vzorku krve a jeho analýzou.
To se však snadněji řekne, než udělá, protože ani u lidí, kteří mají zhoubné nádory, nemusí krevní vzorky odhalit mnoho nebo vůbec nic, protože rakovinné buňky, které jejich nádory uvolňují do krve, cirkulují rychle a nemusí se objevit v jediný vzorek krve.
Dr. Hayes a jeho kolegové z University of Michigan, pobízeni touto komplikací, přišli se zařízením, které zvládne veškerou práci při testování pomocí biopsie tekutinou, ale ve skutečnosti „prohledá“ krevní oběh rakovinných buněk.
Tým prozatím testoval toto zařízení na psech a uvádí nálezy v časopise Příroda komunikace.
Výzvy při dosahování efektivního designu
Vědci vysvětlují, že ačkoli většina rakovinných buněk, které končí v krevním oběhu, nepřežijí dlouho, ty, které přežijí, mohou skončit v různých částech těla a vytvořit nový metastatický nádor.
Obrazový kredit: Tae Hyun Kim, Ph.D.
Z tohoto důvodu je důležité co nejdříve zjistit přítomnost rakoviny a zacílit ji adekvátní léčbou, zabránit jejímu šíření a dalším škodám.
Když se rozhodli zkusit vyvinout nositelné zařízení pro screening rakovinných buněk v krvi, čelili Dr. Hayes a kolegové řadě překážek, které museli obejít.
Za prvé, zařízení má velikost přibližně 2 x 2,75 x 1 palec, ale musí vyhovovat veškeré technologii screeningu a analýzy krve, která se obvykle rovná strojům vysokým jako stůl. Poté museli najít způsoby, jak učinit toto nositelné zařízení efektivní a bezpečné.
"Nejnáročnější částí byla integrace všech komponent do jednoho zařízení a následné zajištění toho, aby se krev nesrážela, aby buňky neupchávaly čip a aby bylo celé zařízení zcela sterilní," vysvětluje první autor studie , Tae Hyun Kim, Ph.D.
Tým přišel s některými kreativními řešeními pro všechny tyto problémy. Nejprve našli způsob, jak smíchat krev protékající zařízením s antikoagulantem (prostředek proti srážení krve) - heparinem. Poté přišli na způsob, jak zajistit, aby zařízení zůstalo sterilní, aniž by to ovlivnilo protilátky na čipu, které pomáhají identifikovat rakovinné buňky.
Pokud jde o čip, který leží v jádru tohoto zařízení, vědci vysvětlují, že používá oxid grafenu k vytvoření „filtračních“ mechanismů zakončených protilátkami, které jsou schopny zachytit více než 80 procent rakovinných buněk přítomných v krvi.
„Ztělesnění přesné medicíny“
Při testování tohoto zařízení vědci pracovali se zdravými psy, kterým injekčně podávali lidské rakovinné buňky. Tým ujišťuje, že tato léčba nemá dlouhodobý účinek na zvířata, jejichž imunitní systém se zbaví cizích buněk během několika hodin po injekci.
Ve svém experimentu poskytli vyšetřovatelé psům mírná sedativa během prvních několika hodin po injekci rakovinných buněk a poté nasadili screeningová zařízení.
Tým navíc každých 20 minut shromáždil vzorky krve od každého zvířete a samostatně je vyšetřil na rakovinné buňky pomocí čipů se stejným designem jako ty, které vložili do experimentálních zařízení.
Vědci zjistili, že nositelné zařízení identifikovalo a shromáždilo 3,5krát více rakovinných buněk na mililitr krve než stejný čip při „skenování“ vzorků krve in vitro.
"Je to rozdíl mezi bezpečnostní kamerou, která každých pět minut pořídí snímek dveří nebo pořídí video." Pokud vetřelec vstoupí mezi snímky, nevěděli byste o tom, “říká spoluautorka studie Sunitha Nagrath, Ph.D.
V budoucích studiích se vědci snaží zdokonalit nositelné zařízení zvýšením rychlosti zpracování krve. Pro další testování v realističtějším kontextu pak vyšetřovatelé plánují použití u psů, kteří již mají rakovinu.
Zatímco nové zařízení dosud slibovalo, Dr. Hayes věří, že zbývá ještě nějaký čas, než bude k dispozici lidem. Odhaduje, že tým může být schopen provádět klinické studie na lidských účastnících během 3 až 5 let.
"Toto je ztělesnění precizní medicíny, která je právě teď v oblasti onkologie tak vzrušující."
Dr. Daniel Hayes
