ЦКО также можно тестировать для выявления генетических мутаций, связанных с опухолью. Многие новые противораковые препараты предназначены для борьбы с конкретными генетическими мутациями, поэтому они лучше всего работают с ограниченными типами и стадиями рака.
ЦКО могут предоставить быстрый метод, который поможет врачам выбрать наиболее подходящую таргетную терапию для конкретного пациента.Потенциальные преимущества ЦОК многочисленны. Но при наличии только одного ЦОК на каждый миллиард клеток крови обнаружение каких-либо ЦОК вообще представляет собой серьезную проблему.Успех слалома: расположение одного файла упрощает сортировку CTC
При финансовой поддержке NIBIB доктор философии Мехмет Тонер и его исследовательская группа из онкологического центра больницы общего профиля Массачусетса работали над созданием устройства для мониторинга, ориентированного на ЦОК.Ранее разработанные исследователями устройства могли надежно отделить ЦОК от других типов клеток цельной крови, а именно, эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Но получить ЦКО для дальнейшего тестирования было нелегко.
Стремясь улучшить свою конструкцию, исследователи разработали новейшую версию своей «онкологической лаборатории на чипе», CTC-iChip, которая объединяет несколько принципов магнетизма и микрофлюидики для обеспечения высокоскоростной автоматической сортировки редких клеток и может применяться для практически любой вид рака.После взятия образца крови исследователи смешали образец с крошечными магнитными шариками, покрытыми специфическими антителами.
В некоторых случаях исследователи использовали антитела, которые ищут и прикрепляются к ЦОК, а в других случаях они использовали антитела, которые связываются с лейкоцитами. Эта магнитная маркировка будет применяться позже в процессе микрофлюидной сортировки.На первом этапе устройства цельная кровь (с намагниченными клетками) сортируется через массив микропостов, которые разделяют различные клетки по размеру.
Эритроциты, тромбоциты и другие более мелкие частицы выводятся из устройства, в то время как более крупные клетки, включая ЦОК, перетекают на следующую ступень устройства.Серия S-образных кривых выравнивает оставшиеся ячейки в один файл, этот процесс известен как инерционная фокусировка.
Затем клетки проходят через слабое магнитное поле, быстро и легко отделяя клетки с магнитной меткой от немеченых клеток.Несмотря на кажущуюся простоту концепции, инерционный механизм фокусировки является значительным достижением в технологии изоляции СТС. Магнитное разделение изучалось как способ сортировки клеток, но предыдущие методы требовали относительно больших магнитных шариков или большого количества шариков, прикрепляемых к клеткам.
Это часто ограничивало выход или чистоту собранного образца ТКО. В CTC-iChip тонера, поскольку клетки проходят через поле по одной, требуется только несколько маленьких шариков на клетку.
Тонер и его коллеги протестировали свое устройство, используя методы положительного и отрицательного истощения.Положительное истощение идентифицирует ЦКО с помощью антител, которые прикрепляются к белку EpCAM, обычно обнаруживаемому на поверхности ЦОК. Современные коммерчески доступные устройства для сортировки CTC основаны на положительном истощении, и CTC-iChip также успешно выделил с помощью этого метода магнитно-меченые CTC. Однако не все опухолевые клетки продуцируют EpCAM, и некоторые исследования показывают, что те, которые вырабатывают, могут продуцировать меньше EpCAM как на самых ранних стадиях роста, так и на более поздних стадиях, когда они начинают метастазировать; таким образом, клиническая ценность метода положительного истощения ограничена.
Отрицательное истощение, напротив, сортирует ЦОК, сначала удаляя все другие «известные» клетки. Путем магнитной маркировки лейкоцитов, а не ЦОК, исследователи смогли выделить огромное количество немеченых опухолевых клеток с помощью CTC-iChip. Отрицательное истощение позволяет обнаруживать ЦКО без необходимости заранее знать, из какого типа опухоли они произошли, и независимо от того, продуцируют ли они EpCAM.
Таким образом, методы отрицательного истощения могут быть способны идентифицировать большее количество опухолей в более широком диапазоне развития, чем положительное истощение.Скрининг CTC может помочь персонализировать лечение ракаКак описано в статье исследователей в апреле 2013 года, опубликованной в Science Translational Medicine, CTC-iChip смог отсортировать ЦОК из цельной крови:• быстрее, чем ранее разработанные микрофлюидные устройства, что позволяет обрабатывать более крупные образцы крови за короткое время • более эффективно, чем другие системы сортировки на основе магнита, сокращая количество требуемых материалов и повышая чувствительность устройства • более эффективно в образцах с небольшим количеством ЦКО, продуцирующих EpCAM, по сравнению с другими методами сортировки • более эффективно в образцах, которые, как известно, не экспрессируют EpCAM, таких как тройной отрицательный рак груди и меланома.Собирая ЦОК таким образом, чтобы их можно было изучить дальше, CTC-iChip может также помочь клиницистам идентифицировать важные генетические различия между отдельными ЦКО, которые могут определять, какая таргетная терапия показана.
«В каком-то смысле вы делаете жидкую биопсию. Вы обнаруживаете эти клетки в крови, а затем смотрите на их геномный состав и решаете, какое лекарство [пациенту] следует назначить», — сказал Тонер.Из-за внутриопухолевой неоднородности игла для биопсии может не попасть в цель. По сравнению с забором крови биопсия тканей также относительно инвазивна и сложна, поэтому ее нельзя делать очень часто.
Менее частое наблюдение может пропустить важные этапы прогрессирования заболевания.Хотя пока нет клинических возможностей и полной замены существующей онкологической помощи, такие технологии, как CTC-iChip, когда-нибудь могут сделать мониторинг и лечение болезни более персонализированными.
По словам Тонера, «в долгосрочной перспективе это позволит [врачу] лечить правильного пациента правильным лекарством в правильной дозе в нужное время».