Ученые Южного федерального университета создали чип для поиска клеток-предвестников метастазов

Ученые ЮФУ в составе международного научного коллектива разработали устройство для обнаружения клеток раковых опухолей в крови. Новый чип размером с монету способен находить единичные циркулирующие опухолевые клетки, которые становятся причиной метастазов в разных органах.

Читайте также:

Онкобольные россияне покупают каждую седьмую упаковку лекарств от рака

В новокуйбышевских «Волжских термах» открыли зону «Оазис» для взрослых

В России циркулируют новые штаммы гриппа без иммунитета у населения

Больше

Результаты исследования представлены в Microchemical Journal.

Вторичные опухоли, то есть метастазы, образуются, когда единичные клетки первичного новообразования отрываются и попадают в другие ткани с потоками крови или лимфы. Такие циркулирующие опухолевые клетки, или ЦОК, очень редкие: на миллиарды клеток крови приходятся единичные «предвестники» метастазов, пояснили в ЮФУ.

«Поэтому „сеть“ для ловли ЦОК должна быть очень селективной именно к злокачественным клеткам и при этом не повреждать их при „поимке“. Сейчас в клинической практике применяется достаточно редкий и дорогой метод, который требует сложной аппаратуры и квалифицированного персонала — проточная цитометрия, или же МРТ и КТ», — рассказал один из авторов исследования, заместитель директора Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Александр Гуда.

Ученые ЮФУ совместно с коллегами из Красноярского государственного медицинского университета, Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН, Красноярского краевого клинического онкологического диспансера и Панджабского университета в Чандигархе (Индия) разработали устройство, которое находит редкие «предвестники» метастазов в нескольких миллилитрах крови пациента. Принцип работы чипа — «вылавливание» раковых клеток за рецепторы фолиевой кислоты, которых у здоровых клеток значительно меньше.

«Стенки канала выстланы пленкой на основе природного полимера из панцирей ракообразных, хитозана, на которую „посажены“ молекулы-ловушки. Это фолиевая кислота и синтетические фрагменты ДНК, аптамеры, которые намертво цепляются именно за раковые клетки. Кровь проходит через лабиринт, раковые клетки прилипают к стенкам, а все остальное уходит дальше. В итоге за 20 минут из нескольких миллилитров крови удается поймать те самые редкие „вестники“ будущих метастазов и поймать их живыми. Врач получает возможность следить за болезнью по обычному анализу крови», — объяснил Гуда.

Сейчас устройство адаптировано для поиска клеток опухолей молочной железы. Согласно экспериментам, оно позволяет вычислить 80–91 % ЦОК и не дает ложноположительных результатов в крови здоровых пациентов. При этом более 95 процентов пойманных клеток оставались живыми и неповрежденными — это важно, поскольку живые клетки можно далее исследовать на молекулярном уровне, подчеркнули в ЮФУ.

«Для решения той же диагностической задачи применяют целый ряд иммуномагнитных и микрожидкостных решений, однако во многих системах пойманные клетки приходится вручную переносить в отдельный модуль для анализа, и они теряются и повреждаются. Наше решение — более доступное и с экономической, и с технологической точек зрения. Один чип можно напечатать на 3D-принтере примерно за 45 минут, а „начинку“ подобрать под конкретный вид рака», — добавил ученый.

Полученные результаты являются только первым шагом перед клиническими испытаниями. В настоящее время ученые из Южного федерального университета продолжают разработку новых геометрий микрофлюидных устройств, а ученые из Красноярска работают над повышением селективности захвата клеток на основе аптамеров. Работа выполнена в рамках проекта Южного федерального университета «Ускоренное микро- и малотоннажное производство материалов» программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» и при поддержке Министерства здравоохранения Российской Федерации и Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.