El dispositivo captura células cancerosas de una muestra de sangre. Cuando una solución fría pasa por el dispositivo, libera las células cancerosas para su posterior estudio. Crédito:Hyeun Joong Yoon, Apoorv Shanker, Angela Yang Wang, y la Universidad Molly Kozminsky de Michigan. Copyright:Materiales avanzados
Un nuevo dispositivo desarrollado en la Universidad de Michigan podría proporcionar una forma no invasiva de monitorear el progreso de un tratamiento avanzado contra el cáncer.
Puede extraer células cancerosas de una muestra de sangre y dejarlas ir más tarde, permitiendo más pruebas que pueden mostrar si la terapia está liberando al paciente de las células cancerosas más peligrosas.
Las células liberadas al torrente sanguíneo por los tumores podrían usarse para monitorear el tratamiento del cáncer, pero son muy difíciles de capturar, representa aproximadamente una de cada mil millones de células, dice Sunitha Nagrath, Profesor asistente de ingeniería química de la U-M.
Nagrath y sus colaboradores fueron pioneros en tecnologías para capturar estas células de muestras de sangre. Sus dispositivos atraparon las células en chips hechos con óxido de grafeno, una sola capa de átomos de carbono y oxígeno. Pero todos los análisis tuvieron que hacerse en el chip porque las células estaban firmemente adheridas.
"Podríamos hacer crecer las células en el chip o analizarlas todas juntas, pero la investigación ha demostrado que las células cancerosas no son todas iguales, ", dijo." Por lo tanto, es importante estudiar las células individualmente, y nuestro nuevo dispositivo lo hace posible ".
La teoría de las células madre del cáncer sostiene que las recaídas ocurren porque la quimioterapia y la radioterapia no son muy efectivas para matar las células madre cancerosas. que puede constituir hasta el 10 por ciento de un tumor. Como resultado, Las células madre cancerosas que quedan pueden volver a crecer el tumor o diseminarse a otras áreas del cuerpo.
Las sondas de fluorescencia en dos células de cáncer de mama brindan información sobre qué genes están presentes. Los puntos verdes muestran que ambas células tienen múltiples copias del gen HER2, sugiriendo que el cáncer es agresivo. Crédito:Nallasivam Palanisamy, Sistema de salud Henry Ford. Derechos de autor: Materiales avanzados
Los nuevos tratamientos en ensayos clínicos atacan las células madre, pero matar a esta población más pequeña no reduce inmediatamente el tumor. Los médicos necesitan una buena forma de controlar si las células madre cancerosas están disminuyendo. Esto puede ser posible mediante análisis de sangre, pero los médicos necesitan estudiar las células capturadas individualmente, y eso significa sacarlos del chip.
"¿Cómo podemos liberar la celda sin dañarla? Ese es el nombre del juego, "dijo Jinsang Kim, Profesor U-M de ciencia e ingeniería de materiales, quien codirigió el proyecto con Nagrath.
Kim trabaja en principios de diseño para crear moléculas en forma de cadena con capacidades particulares, y su equipo ideó una solución. Su grupo desarrolló un polímero que es sólido a temperatura ambiente, pero se desmorona a una temperatura que puede establecerse entre 40 y 68 grados Fahrenheit.
El polímero se disuelve en agua cuando interactúa con las moléculas de agua. A temperaturas más altas, el calor rompe las interacciones, para que el polímero no se disuelva. Apoorv Shanker, un estudiante de posgrado en ciencia e ingeniería macromolecular, configurar el polímero para que se disuelva a temperaturas inferiores a 54 grados. El equipo mezcló las diminutas escamas de óxido de grafeno que capturan células en el polímero y construyó el chip en un dispositivo para guiar la muestra de sangre sobre él.
"Es muy suave para las células, "dijo Nagrath, contrastando la ligera caída de temperatura con otros diseños que dependen del calentamiento o reacciones químicas inducidas por enzimas para liberar las células.
El dispositivo puede capturar y liberar en vivo hasta el 80 por ciento de las células cancerosas en la muestra de sangre inicial. Luego, los médicos podrían recolectar las células en una muestra similar a un tejido para el análisis convencional, que puede revelar la proporción de células cancerosas capturadas que son células madre. Alternativamente, podrían identificar células individuales para un estudio más detallado, como secuenciación genética completa o pruebas que identifican qué fármacos serían más eficaces.
"Debido a que el dispositivo es fácil y rentable de fabricar, son posibles estudios clínicos a gran escala, "Dijo Kim.
El estudio se realizó en colaboración con el grupo de Max Wicha, Profesor de oncología de la U-M, y el grupo de Diane Simeone, profesor de cirugía y fisiología molecular e integrativa.
Se describe en el documento, "Compuesto de óxido de grafeno y polímero sensible al calor sintonizable para una captura y liberación eficientes de células tumorales circulantes viables, "que apareció recientemente en Advanced Materials.
