Investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago y la Universidad Tecnológica de Queensland de Australia, han desarrollado un dispositivo que puede aislar células cancerosas individuales de muestras de sangre de pacientes. El dispositivo de microfluidos funciona separando los distintos tipos de células que se encuentran en la sangre por su tamaño. El dispositivo puede que algún día permita un rápido, biopsias líquidas baratas para ayudar a detectar el cáncer y desarrollar planes de tratamiento específicos. Los hallazgos se informan en la revista. Microsistemas y nanoingeniería .

"Este nuevo chip de microfluidos nos permite separar las células cancerosas de la sangre total o la sangre mínimamente diluida, "dijo Ian Papautsky, el profesor Richard y Loan Hill de Bioingeniería en la Facultad de Ingeniería de la UIC y autor correspondiente del artículo. "Mientras están disponibles los dispositivos para detectar las células cancerosas que circulan en la sangre, la mayoría son relativamente caras y están fuera del alcance de muchos laboratorios de investigación u hospitales. Nuestro dispositivo es barato, y no requiere mucha preparación o dilución de la muestra, haciéndolo rápido y fácil de usar ".

La capacidad de aislar con éxito las células cancerosas es un paso crucial para permitir la biopsia líquida en la que el cáncer podría detectarse mediante una simple extracción de sangre. Esto eliminaría la incomodidad y el costo de las biopsias de tejido que utilizan agujas o procedimientos quirúrgicos como parte del diagnóstico de cáncer. La biopsia líquida también podría ser útil para rastrear la eficacia de la quimioterapia a lo largo del tiempo. y para la detección de cáncer en órganos de difícil acceso mediante técnicas tradicionales de biopsia, incluyendo el cerebro y los pulmones.

Sin embargo, aislar las células tumorales circulantes de la sangre no es una tarea fácil, ya que están presentes en cantidades extremadamente pequeñas. Para muchos cánceres, las células circulantes están presentes en niveles cercanos a uno por mil millones de glóbulos. "Un tubo de sangre de 7,5 mililitros, que es un volumen típico para una extracción de sangre, podría tener diez células cancerosas y 35-40 mil millones de glóbulos, "dijo Papautsky." Así que realmente estamos buscando una aguja en un pajar ".

Las tecnologías de microfluidos presentan una alternativa a los métodos tradicionales de detección de células en fluidos. Estos dispositivos usan marcadores para capturar las células objetivo mientras flotan, o aprovechan las propiedades físicas de las células objetivo, principalmente el tamaño, para separarlas de otras células presentes en los fluidos.

Papautsky y sus colegas desarrollaron un dispositivo que usa el tamaño para separar las células tumorales de la sangre. "Usar diferencias de tamaño para separar los tipos de células dentro de un fluido es mucho más fácil que la separación por afinidad que utiliza etiquetas 'adhesivas' que capturan el tipo de célula correcto a medida que pasa, ", dijo Papautsky." La separación por afinidad también requiere una gran cantidad de trabajo de purificación avanzada que las técnicas de separación por tamaños no necesitan ".

El dispositivo que Papautsky y sus colegas desarrollaron aprovecha los fenómenos de migración inercial y difusión inducida por cizallamiento para separar las células cancerosas de la sangre a medida que pasa a través de 'microcanales' formados en plástico. "Todavía estamos investigando la física detrás de estos fenómenos y su interacción en el dispositivo, pero separa las células basándose en pequeñas diferencias de tamaño que dictan la atracción de la célula a varios lugares dentro de una columna de líquido a medida que se mueve ".

Papautsky y sus colegas 'enriquecieron' muestras de 5 mililitros de sangre sana con 10 células cancerosas de pulmón de células pequeñas y luego pasaron la sangre a través de su dispositivo. Pudieron recuperar el 93 por ciento de las células cancerosas utilizando el dispositivo de microfluidos. Los dispositivos de microfluidos desarrollados previamente y diseñados para separar las células tumorales circulantes de la sangre tenían tasas de recuperación entre el 50 y el 80 por ciento.

Cuando analizaron ocho muestras de sangre extraídas de pacientes diagnosticados con cáncer de pulmón de células no pequeñas, pudieron separar las células cancerosas de seis de las muestras utilizando el dispositivo de microfluidos.

Además de la alta eficiencia y confiabilidad de los dispositivos, Papautsky dijo que el hecho de que se necesita poca dilución es otra ventaja. "Sin tener que diluir, el tiempo para analizar las muestras es más corto y también lo es el tiempo de preparación ". Usaron sangre completa en sus experimentos, así como sangre diluida solo tres veces, que es bajo en comparación con otros protocolos para la separación de células que utilizan dispositivos basados ​​en la migración inercial.

Papautsky y su colega Dra. Alicia Hubert, profesor asistente de cirugía en la Facultad de Medicina de la UIC, recibió recientemente $ 125, 000, subvención de un año del Centro de Cáncer de la Universidad de Illinois para desarrollar un dispositivo de microfluidos que pueda separar las células tumorales circulantes y detectar el ADN de las células cancerosas en la sangre de pacientes con cáncer de pulmón. Utilizarán sangre de pacientes que están siendo atendidos en el Centro de Cáncer de la Universidad de Illinois para probar la eficacia de su dispositivo prototipo.