Een nieuw draagbaar apparaat kan kanker met meer precisie detecteren
Onderzoekers van de Universiteit van Michigan hebben een apparaat ontwikkeld en testen dit nu "de belichaming van precisiegeneeskunde", dat kanker detecteert in circulerend bloed.
"Niemand wil een biopsie", zegt dr. Daniel Hayes, de Stuart B. Padnos, hoogleraar borstkankeronderzoek aan het Rogel Cancer Center van de Universiteit van Michigan in Ann Arbor.
Biopsieën zijn invasief en kunnen ongemakkelijk zijn, maar ze zijn momenteel de meest nauwkeurige methode om te bepalen of iemand kanker heeft.
Maar, zegt Dr. Hayes: "Als we genoeg kankercellen uit het bloed zouden kunnen halen, zouden we ze kunnen gebruiken om meer te weten te komen over de tumorbiologie en directe zorg voor de patiënten."
Dr. Hayes en zijn team hebben onlangs een draagbaar apparaat ontwikkeld dat circulerend bloed kan 'filteren' op kankercellen dat - als het alle tests doorstaat - vloeibare biopsieën zou kunnen vervangen waarbij zorgverleners bloed of urinemonsters van individuen afnemen om te zoeken naar markers van kanker.
Kankertumoren geven cellen af in het bloed, wat betekent dat een specialist in theorie door een bloedmonster te nemen en dit te analyseren de aanwezigheid van kanker moet kunnen opsporen.
Dit is echter gemakkelijker gezegd dan gedaan, aangezien bloedmonsters, zelfs bij mensen met kwaadaardige tumoren, mogelijk niet veel of helemaal niets onthullen, aangezien kankercellen die hun tumoren in het bloed vrijkomen snel circuleren en mogelijk niet verschijnen in een enkel bloedmonster.
Aangespoord door deze complicatie hebben Dr. Hayes en zijn collega's van de Universiteit van Michigan een apparaat bedacht dat al het werk van vloeibare biopsietesten kan doen, maar door de bloedbaan in feite te 'scannen' op kankercellen.
Het team heeft dit apparaat voorlopig getest bij honden en rapporteert de bevindingen in het tijdschrift Nature Communications.
Uitdagingen bij het bereiken van een effectief ontwerp
De onderzoekers leggen uit dat hoewel de meeste kankercellen die in de bloedbaan terechtkomen niet lang overleven, degenen die wel overleven, in verschillende delen van het lichaam terecht kunnen komen en een nieuwe, uitgezaaide tumor kunnen vormen.
Afbeelding tegoed: Tae Hyun Kim, Ph.D.
Om deze reden is het belangrijk om de aanwezigheid van kanker zo snel mogelijk op te sporen en met een adequate behandeling te behandelen, om te voorkomen dat het zich verspreidt en verdere schade aanricht.
Toen ze besloten om te proberen een draagbaar apparaat te ontwikkelen voor het screenen van kankercellen in het bloed, werden dr. Hayes en zijn collega's geconfronteerd met een reeks obstakels die ze moesten omzeilen.
Ten eerste is het apparaat ongeveer 2 bij 2,75 bij 1 inch groot, maar het moet passen bij alle technologie van bloedonderzoek en -analyse die doorgaans neerkomt op machines zo groot als een bureau. Vervolgens moesten ze manieren vinden om dit draagbare apparaat effectief en veilig te maken.
"De meest uitdagende onderdelen waren het integreren van alle componenten in een enkel apparaat en er vervolgens voor zorgen dat het bloed niet zou stollen, dat de cellen de chip niet zouden verstoppen en dat het hele apparaat volledig steriel is", legt de eerste auteur van het onderzoek uit. , Tae Hyun Kim, Ph.D.
Het team heeft voor al deze problemen enkele creatieve oplossingen bedacht. Ten eerste vonden ze een manier om het bloed dat door het apparaat stroomt, te mengen met een anticoagulans (anti-bloedstollingsmiddel) - heparine. Vervolgens bedachten ze een manier om ervoor te zorgen dat het apparaat steriel bleef zonder de antilichamen op de chip aan te tasten die helpen bij het identificeren van de kankercellen.
Wat betreft de chip die in de kern van dit apparaat ligt, leggen de onderzoekers uit dat het grafeenoxide gebruikt om een "filter" -mechanisme te creëren dat is voorzien van antilichamen die in staat zijn om meer dan 80 procent van de kankercellen in het bloed te vangen.
‘De belichaming van precisiegeneeskunde’
Om dit apparaat te testen, werkten de onderzoekers met gezonde honden die ze injecteerden met menselijke kankercellen. Het team verzekert dat deze behandeling geen langdurig effect heeft op de dieren van wie het immuunsysteem de lichaamsvreemde cellen binnen een paar uur na de injectie verwijdert.
In hun experiment gaven de onderzoekers de honden tijdens de eerste uren na de kankercelinjecties milde kalmerende middelen, waarna ze de screeningsapparatuur aanbrachten.
Bovendien verzamelde het team elke 20 minuten bloedmonsters van elk dier en screende deze afzonderlijk op kankercellen, met behulp van chips met hetzelfde ontwerp als degene die ze in de experimentele apparaten hadden ingebracht.
De onderzoekers ontdekten dat het draagbare apparaat 3,5 keer meer kankercellen per milliliter bloed identificeerde en verzamelde dan dezelfde chip deed bij het 'scannen' van bloedmonsters in vitro.
"Het is het verschil tussen een beveiligingscamera die elke vijf minuten een foto van een deur maakt of een video. Als een indringer tussen de snapshots binnenkomt, zou je er niets van weten '', zegt co-auteur Sunitha Nagrath, Ph.D.
In toekomstige studies willen de onderzoekers het draagbare apparaat perfectioneren door de bloedverwerkingssnelheid te verhogen. Om het verder te testen, in een meer realistische context, zijn de onderzoekers van plan het te gebruiken bij honden die al kanker hebben.
Hoewel het nieuwe apparaat tot nu toe veel belofte heeft getoond, gelooft Dr. Hayes dat er nog een tijdje te gaan is voordat het beschikbaar wordt voor mensen. Hij schat dat het team in staat zal zijn om binnen 3 tot 5 jaar klinische proeven bij menselijke deelnemers uit te voeren.
"Dit is de belichaming van precisiegeneeskunde, die op dit moment zo opwindend is op het gebied van oncologie."
Dr. Daniel Hayes
