Usando ondas de sonido, un equipo internacional de investigadores ha desarrollado una Método sin contacto para separar las células tumorales circulantes de las muestras de sangre que es lo suficientemente rápido y eficiente para uso clínico.

Las células tumorales circulantes (CTC) son pequeños fragmentos de un tumor que se desprenden y fluyen por el torrente sanguíneo. Contienen una gran cantidad de información sobre el tumor, como su tipo, características físicas y mutaciones genéticas.

La capacidad de recolectar y hacer crecer de manera rápida y eficiente estas células a partir de una muestra de sangre permitiría "biopsias líquidas" capaces de proporcionar un diagnóstico sólido. pronóstico y sugerencias para estrategias de tratamiento basadas en el perfil de CTC individual.

Los CTC son, sin embargo, extremadamente raro y difícil de atrapar. Por lo general, solo hay un puñado de cada mil millones de células sanguíneas que corren por las venas de un paciente. Y aunque existen muchas tecnologías diseñadas para separar las células tumorales de las células sanguíneas normales, ninguno de ellos es perfecto. Tienden a dañar o matar las células en el proceso, falta eficiencia, solo funcionan en tipos específicos de cáncer, o tardan demasiado en utilizarse en muchas situaciones.

En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Duke, El MIT y la Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur) demuestran una plataforma basada en ondas sonoras que es capaz de separar los CTC de un vial de sangre de 7,5 ml con al menos un 86 por ciento de eficiencia en menos de una hora. Con mejoras adicionales, Los investigadores esperan que la tecnología forme la base de una nueva prueba a través de un chip desechable.

Los resultados aparecen el 3 de julio en la revista. Pequeña .

Cada año, el cáncer se cobra la vida de millones de personas en todo el mundo y los investigadores siguen buscando mejores herramientas para el diagnóstico del cáncer. pronóstico y tratamiento, "dijo Tony Jun Huang, el Profesor William Bevan de Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales en Duke.

"La biopsia es la técnica estándar de oro para el diagnóstico de cáncer, ", Dijo Huang." Pero es doloroso e invasivo y, a menudo, no se administra hasta una etapa avanzada del desarrollo del cáncer. Con nuestra tecnología de separación de células tumorales circulantes, potencialmente podríamos ayudar a averiguarlo, de manera no invasiva, si el paciente tiene cáncer, donde se encuentra el cáncer, en que etapa se encuentra y qué medicamentos funcionarían mejor. Todo de una pequeña muestra de sangre extraída del paciente ".

La tecnología funciona configurando una onda de sonido estacionaria en ángulo con un fluido que fluye a través de un canal diminuto. Porque el sonido no es más que una onda de presión, esto crea bolsas de presión que empujan las partículas suspendidas en el líquido a medida que pasan. Esta fuerza acústica actúa con más fuerza sobre el mayor, células cancerosas más rígidas que en las células sanguíneas normales, empujando los CTC a un canal separado para su recolección.

La intensidad de potencia y la frecuencia de las ondas sonoras son similares a las que se utilizan en las imágenes ultrasónicas. que se utiliza de forma segura en numerosos procedimientos médicos. El riesgo de daño a los CTC se reduce aún más porque cada celda experimenta la onda acústica durante solo una fracción de segundo y no requiere etiquetado o modificación de la superficie. Estas características dan a la técnica la mejor oportunidad posible de mantener las funciones y los estados nativos de las CTC.

El enfoque se demostró por primera vez hace tres años en un estudio de prueba de concepto y desde entonces se ha mejorado hasta el punto en que podría ser útil en un entorno clínico. El resultado es un dispositivo prototipo que procesa fluido a una velocidad de 7,5 ml / hora, siete veces más rápido que el original, sin sacrificar nada de su 86 por ciento de eficiencia o numerosas ventajas sobre otros métodos.

"El mayor activo de este método acústico de separación es que es muy suave con las células tumorales circulantes, "dijo Andrew Armstrong, profesor asociado de medicina, cirugía, y farmacología y biología del cáncer en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke. "Las células cancerosas siguen siendo viables después de pasar por el chip y se pueden caracterizar, cultivado o perfilado, lo que nos permite realizar un genotipado o fenotipado para comprender mejor cómo matarlos ".

"La idea es desarrollar enfoques de medicina personalizada para pacientes individuales basados ​​en su biología del cáncer, similar a lo que hacen los médicos de enfermedades infecciosas con cultivos bacterianos y antibióticos, "Dijo Armstrong.

En el papel, Armstrong demostró la tecnología para recolectar células tumorales circulantes de hombres con cáncer de próstata y las perfiló con éxito para una variedad de marcadores y características de crecimiento a corto plazo. Los investigadores demuestran que las CTC de los pacientes varían ampliamente en su expresión de objetivos clave para la terapia, como el antígeno de membrana específico de la próstata (PSMA), que se usa comúnmente para imágenes y para atacar el cáncer de próstata en la clínica.

Avanzando Huang continúa desarrollando la tecnología para aumentar tanto su velocidad como su eficiencia, mientras Armstrong está trabajando para establecer la viabilidad de la técnica en una serie de proyectos de cultivo y elaboración de perfiles para mostrar su potencial de impacto clínico. La pareja también utilizará la tecnología en una variedad de proyectos de investigación, como trabajar para comprender qué permite que las CTC sobrevivan en el torrente sanguíneo y hagan metástasis, o esparcirse por todo el cuerpo.

"La única tecnología aprobada por la FDA para la detección de CTC solo puede contar y realizar caracterizaciones básicas de CTC, pero no puede hacer crecer CTC fuera del cuerpo, porque básicamente mata las células en el proceso, "Armstrong dijo." Ser capaz de llegar a estas células mientras aún están vivas nos da al menos una oportunidad de cultivarlas o perfilarlas fuera del cuerpo para realizar los tipos de pruebas genéticas y de sensibilidad a los medicamentos que pueden informar mejor la terapia. "