Ново носимо устройство може да открива рак с по-голяма точност
Изследователи от Университета в Мичиган са разработили и сега тестват устройство, което наричат „въплъщение на прецизната медицина“, което открива рак в циркулиращата кръв.
„Никой не иска да си направи биопсия“, казва д-р Даниел Хейс, Стюарт Б. Паднос, професор по изследване на рака на гърдата в Университета на Мичиган, Център за рак на Рогел в Ан Арбър.
Биопсиите са инвазивни и могат да бъдат неудобни, но в момента те са най-точният метод за определяне дали човек има рак или не.
Но д-р Хейс предполага: „Ако успяхме да получим достатъчно ракови клетки от кръвта, бихме могли да ги използваме, за да научим за туморната биология и да насочим грижите за пациентите.“
Д-р Хейс и неговият екип наскоро са разработили носимо устройство, което може да „филтрира“ циркулиращата кръв за ракови клетки, което - ако премине всички тестове - може да замести течни биопсии, където здравните специалисти вземат проби от кръв или урина от лица, за да търсят маркери на рак.
Раковите тумори освобождават клетки в кръвта, което означава, че поне на теория, като вземе кръвна проба и я анализира, специалист трябва да може да открие наличието на рак.
Това обаче е по-лесно да се каже, отколкото да се направи, тъй като дори при хора, които имат злокачествени тумори, кръвните проби може да не разкрият много или изобщо нищо, тъй като раковите клетки техните тумори се освобождават в кръвта циркулират бързо и може да не се появят в единична кръвна проба.
Насърчени от това усложнение, д-р Хейс и колегите му от Университета в Мичиган са измислили устройство, което може да свърши цялата работа по тестване на течни биопсии, но всъщност „сканира“ кръвния поток за ракови клетки.
За момента екипът е тествал това устройство при кучета и съобщава констатациите в списанието Nature Communications.
Предизвикателства при постигане на ефективен дизайн
Изследователите обясняват, че въпреки че повечето ракови клетки, които се оказват в кръвния поток, не оцеляват дълго, тези, които оцеляват, могат да попаднат в различни части на тялото и да образуват нов, метастатичен тумор.
Кредит за изображение: д-р Тае Хюн Ким
Поради тази причина е важно да се открие наличието на рак възможно най-скоро и да се насочи към него с адекватно лечение, предотвратявайки разпространението му и да нанесе допълнителни щети.
Когато решават да опитат и разработят носимо устройство за скрининг на ракови клетки в кръвта, д-р Хейс и колеги са изправени пред редица препятствия, които трябва да заобиколят.
Първо, устройството е с размери около 2 на 2,75 на 1 инч, но трябва да отговаря на цялата технология за скрининг и анализ на кръвта, която обикновено се равнява на машини, високи колкото бюро. След това трябваше да намерят начини да направят това носимо устройство ефективно и безопасно.
„Най-предизвикателните части бяха интегрирането на всички компоненти в едно устройство и след това гарантиране, че кръвта няма да се съсирва, клетките няма да запушат чипа и че цялото устройство е напълно стерилно“, обяснява първият автор на изследването , Д-р Тае Хюн Ким
Екипът наистина излезе с някои креативни решения за всички тези проблеми. Първо, те намериха начин за смесване на кръвта, преминаваща през устройството, с антикоагулант (средство против кръвосъсирване) - хепарин. След това те измислиха начин да се уверят, че устройството остава стерилно, без да влияе на антителата в чипа, които помагат за идентифицирането на раковите клетки.
Що се отнася до чипа, който лежи в основата на това устройство, изследователите обясняват, че той използва графенов оксид, за да създаде „филтриращи“ механизми, напълнени с антитела, които са способни да улавят над 80 процента от раковите клетки, присъстващи в кръвта.
„Олицетворението на прецизната медицина“
За да тестват това устройство, изследователите са работили със здрави кучета, които са инжектирали с човешки ракови клетки. Екипът уверява, че това лечение няма дългосрочен ефект върху животните, чиято имунна система се отървава от чуждите клетки в рамките на няколко часа след инжектирането.
В експеримента си изследователите дават на кучетата леки успокоителни през първите няколко часа след инжектирането на раковите клетки и след това те монтират скрининговите устройства.
Освен това екипът събира кръвни проби от всяко животно на всеки 20 минути и ги проверява поотделно за ракови клетки, като използва чипове със същия дизайн като тези, които са вкарали в експерименталните устройства.
Изследователите установиха, че носимото устройство идентифицира и събира 3,5 пъти повече ракови клетки на милилитър кръв, отколкото същият чип при „сканиране“ на кръвни проби in vitro.
„Това е разликата между наличието на охранителна камера, която прави снимка на вратата на всеки пет минути или прави видеоклип. Ако натрапник влезе между снимките, няма да знаете за това “, казва съавторът на изследването Сунита Награт, д-р.
В бъдещи проучвания изследователите имат за цел да усъвършенстват носимото устройство, като увеличат скоростта му на преработка на кръв. За да го тестват допълнително, в по-реалистичен контекст след това изследователите планират да го използват при кучета, които вече имат рак.
Докато новото устройство досега показва много обещания, д-р Хейс вярва, че има още доста време, докато стане достъпно за хората. Той изчислява, че екипът може да бъде в състояние да проведе клинични изпитвания при хора, участващи в рамките на 3 до 5 години.
„Това е въплъщение на прецизната медицина, която е толкова вълнуваща в областта на онкологията в момента.“
Д-р Даниел Хейс
