Новий пристрій, який можна носити, може виявляти рак з більшою точністю
Дослідники з Мічиганського університету розробили і зараз тестують пристрій, який вони називають "втіленням прецизійної медицини", який виявляє рак в циркулюючій крові.
"Ніхто не хоче проводити біопсію", - говорить доктор Даніель Хейс, професор Стюарта Б. Падноса, професор з дослідження раку молочної залози в Університеті Мічиганського онкологічного центру Рогеля в Ен-Арбор.
Біопсії є інвазивними і можуть бути незручними, проте в даний час вони є найбільш точним методом визначення того, чи є у людини рак.
Але, доктор Хейс припускає: "Якби ми могли отримати достатню кількість ракових клітин з крові, ми могли б використати їх для вивчення біології пухлини та безпосереднього догляду за пацієнтами".
Нещодавно доктор Хейз та його команда розробили пристрій, який можна носити, який може "фільтрувати" циркулюючу кров на наявність ракових клітин, який - якщо він пройде всі тести - може замінити рідкі біоптати, де медичні працівники беруть проби крові та сечі у людей, щоб шукати маркери рак.
Ракові пухлини виділяють клітини в кров, а це означає, що, принаймні, теоретично, взявши пробу крові та проаналізувавши її, фахівець повинен мати можливість виявити наявність раку.
Однак це легше сказати, ніж зробити, оскільки навіть у людей, які страждають злоякісними пухлинами, зразки крові можуть виявити не дуже багато, або взагалі що-небудь, оскільки ракові клітини, що їх пухлини виділяються в кров, швидко циркулюють і можуть не виявлятися одинарна проба крові.
Підбадьорені цим ускладненням, доктор Хейз та його колеги з Мічиганського університету придумали пристрій, який може виконувати всю роботу з тестування на біопсію, але фактично "сканує" кров на наявність ракових клітин.
На даний момент команда протестувала цей пристрій на собаках і повідомляє про результати в журналі Природні комунікації.
Проблеми у досягненні ефективного дизайну
Дослідники пояснюють, що, хоча більшість ракових клітин, які потрапляють у кров, не виживають довго, ті, що виживають, можуть опинитися в різних частинах тіла і сформувати нову, метастатичну пухлину.
Кредит зображення: Те Хон Кім, доктор філософії
З цієї причини важливо якомога швидше виявити наявність раку та націлити його на адекватне лікування, запобігаючи його поширенню та завдаючи подальшої шкоди.
Коли вони вирішили спробувати розробити пристрій, який можна носити для скринінгу ракових клітин у крові, доктор Хейс та його колеги зіткнулися з низкою перешкод, які їм довелося обійти.
По-перше, пристрій має розмір приблизно 2 на 2,75 на 1 дюйм, але він повинен відповідати всій технології скринінгу та аналізу крові, яка зазвичай становить машини висотою, як письмовий стіл. Потім вони повинні були знайти способи зробити цей носяться пристрій ефективним та безпечним.
"Найбільш складними частинами були інтеграція всіх компонентів в один пристрій, а потім забезпечення того, щоб кров не згорталася, що клітини не засмічували чіп і що весь пристрій повністю стерильний", - пояснює перший автор дослідження , Те Хюн Кім, к.т.н.
Команда дійсно придумала кілька креативних рішень щодо всіх цих проблем. По-перше, вони знайшли спосіб змішування крові, що проходить через пристрій, з антикоагулянтом (протизгущувальним агентом крові) - гепарином. Потім вони придумали спосіб переконатися, що пристрій залишається стерильним, не впливаючи на антитіла на чіпі, які допомагають ідентифікувати ракові клітини.
Що стосується чіпа, який лежить в основі цього пристрою, дослідники пояснюють, що він використовує оксид графена для створення механізмів "фільтрації", наповнених антитілами, які здатні захоплювати понад 80 відсотків ракових клітин, що містяться в крові.
«Втілення точної медицини»
Щоб протестувати цей пристрій, дослідники працювали зі здоровими собаками, яким вони вводили ракові клітини людини. Команда запевняє, що це лікування не має довгострокового впливу на тварин, імунна система яких позбавляється чужорідних клітин протягом декількох годин після ін'єкції.
У своєму експерименті дослідники давали собакам легкі заспокійливі засоби протягом перших кількох годин після ін'єкцій ракових клітин, а потім вони встановлювали скринінгові пристрої.
Крім того, команда збирала зразки крові у кожної тварини кожні 20 хвилин і проводила скринінг на наявність ракових клітин окремо, використовуючи чіпси з тим самим дизайном, що й ті, які вони вставляли в експериментальні пристрої.
Дослідники виявили, що пристрій, який можна носити, ідентифікував та збирав у 3,5 рази більше ракових клітин на мілілітр крові, ніж той самий чіп під час "сканування" зразків крові in vitro.
"Це різниця між наявністю камери безпеки, яка робить знімок дверей кожні п’ять хвилин або робить відео. Якщо між знімками проникне зловмисник, ви б про це не знали ”, - каже співавтор дослідження Суніта Награт, кандидат медичних наук.
У майбутніх дослідженнях дослідники прагнуть вдосконалити пристрій, який можна носити, збільшивши швидкість його переробки крові. Для подальшого тестування в більш реалістичному контексті слідчі планують використовувати його на собаках, які вже страждають на рак.
Незважаючи на те, що до цього часу новий пристрій давав багато обіцянок, доктор Хейс вважає, що ще залишається деякий час, поки він не стане доступним для людей. Він підрахував, що команда може провести клінічні випробування на людях протягом 3 - 5 років.
"Це втілення прецизійної медицини, яка зараз така захоплююча в галузі онкології".
Доктор Даніель Хейс
