Опухолевые клетки можно выявить задолго до появления метастазов

Многие опухоли образуют метастазы – когда отдельные злокачественные клетки мигрируют с током крови или лимфы в другие ткани и органы. Метастазы могут формироваться даже после успешного излечения основной опухоли. На ранней стадии сложно выявить опухолевые клетки в крови, поскольку на одну злокачественную клетку приходится 1 млрд. здоровых клеток. Исследователи из Технологического Института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology) и Центра Нанотехнологий в Мюнстере (Center for Nanotechnology, CeNTech) (Германия) разработали клинический метод достоверного определения и выявления отдельных опухолевых клеток в образце крови. Работа выполнена совместно с Университетской клиникой Гамбург-Эппендорф (University Hospital of Hamburg-Eppendorf, UKE, Германия).

«Определение опухолевых клеток в крови на ранней стадии заболевания осложнено из-за их невероятно низкой концентрации, – объясняет Харальд Фукс (Harald Fuchs), руководитель отдела Института Нанотехнологий (Institute of Nanotechnology, INT) при KIT, а также научный директор CeNTech, – Мы ищем иголку в стоге сена».

Число выявленных с помощью данного метода опухолевых клеток позволяет сделать выводы относительно успеха терапии и будущего течения заболевания, а генетический анализ клеток поможет адаптировать лечение к типу опухоли.

«Благодаря нашему методу мы достигли очень высокого уровня точности: более 85% выявленных клеток действительно оказались опухолевыми, – говорит Майкл Хиртц (Michael Hirtz). Его группа молодых исследователей из INT активно участвовала в работе, – Кроме того, мы можем получить образцы подозрительных клеток и исследовать их точнее». Более того, новый метод можно применить в других областях в случае необходимости выделения из крови или другой жидкости организма редкие клетки.

Медицинские исследования на клетках пациентов проводились группой Клауса Пантеля (Klaus Pantel) из Университетской Клиники Гамбург-Эппендорф.

Новый метод реализован на микрочиповой платформе. С помощью полимерной литографии на поверхность наносится микроскопическая структура, на которую прилипают клетки-мишени. Исследуемый образец крови вводится в микроканал, пересекающий платформу. Так как в процессе анализа должно проконтактировать максимально возможное число клеток мишеней, разветвленная структура в начале канала взвешивает проходящую жидкость. «Поскольку опухолевые клетки взаимодействуют с подготовленными площадками по принципу ключа в замке, оставшиеся клетки просто вымываются», – объясняет принцип анализа Хиртц. Чтобы избежать замены чипов при каждом применении, исследователи навешивают на все клетки-мишени одинаковую метку – биотин, который соединяется с поверхностью клеток-мишеней через специфические антитела.

«Наша концепция все еще находится на стадии разработки и недостаточно оптимизирована. Однако ее чувствительность частично превосходит таковую у известных стандартных методов. Кроме того, разработанный метод предоставляет возможность тонкой диагностики клеток», – подчеркивает Фукс. В настоящее время исследователи работают над прототипом метода, который можно будет использовать в клиниках.

Клетки-мишени (зеленого цвета), прикрепленные к платформе микрочипа (красного цвета). (фото: Michael Hirtz / KIT)

По материалам Karlsruhe Institute of Technology

Оригинальная статья:
Falko Brinkmann, Michael Hirtz, Anna Haller, Tobias M. Gorges, Michael J. Vellekoop, Sabine Riethdorf, Volkmar Müller, Klaus Pantel, Harald Fuchs. A Versatile Microarray Platform for Capturing Rare Cells. Scientific Reports, 2015; 5: 15342 DOI: 10.1038/srep15342