En ny bärbar enhet kan upptäcka cancer med mer precision
Forskare från University of Michigan har utvecklat och testar nu en anordning som de kallar ”epitomen för precisionsmedicin” som detekterar cancer i cirkulerande blod.
"Ingen vill ha en biopsi", säger Dr. Daniel Hayes, Stuart B. Padnos, professor i bröstcancerforskning vid University of Michigan Rogel Cancer Center i Ann Arbor.
Biopsier är invasiva och kan vara obekväma, men de är för närvarande den mest exakta metoden för att avgöra om en person har cancer eller inte.
Men dr Hayes föreslår: "Om vi kunde få tillräckligt med cancerceller från blodet, kunde vi använda dem för att lära oss om tumörbiologin och direkt vård för patienterna."
Dr. Hayes och hans team har nyligen utvecklat en bärbar enhet som kan "filtrera" cirkulerande blod för cancerceller som - om det klarar alla tester - kan ersätta flytande biopsier där sjukvårdspersonal tar blod- eller urinprover från individer för att leta efter markörer för cancer.
Cancertumörer släpper ut celler i blodet, vilket innebär att, i teorin åtminstone, genom att ta ett blodprov och analysera det, bör en specialist kunna upptäcka förekomsten av cancer.
Detta är emellertid lättare sagt än gjort, eftersom blodprover, även hos personer som har maligna tumörer, kanske inte avslöjar mycket eller alls, eftersom cancerceller som deras tumörer släpper ut i blodet cirkulerar snabbt och kanske inte dyker upp i en enda blodprov.
Dr Hayes och hans kollegor från University of Michigan har fått en anordning som kan göra allt arbete med att testa flytande biopsi men genom att faktiskt "skanna" blodomloppet för cancerceller.
För tillfället har teamet testat enheten på hundar och rapporterar resultaten i tidskriften Naturkommunikation.
Utmaningar för att nå en effektiv design
Forskarna förklarar att även om de flesta cancerceller som hamnar i blodomloppet inte överlever länge, kan de som överlever hamna i olika delar av kroppen och bilda en ny, metastaserande tumör.
Bildkredit: Tae Hyun Kim, Ph.D.
Av denna anledning är det viktigt att upptäcka förekomsten av cancer så snart som möjligt och rikta in den med adekvat behandling, så att den inte sprids och gör ytterligare skador.
När de bestämde sig för att försöka utveckla en bärbar enhet för screening av cancerceller i blodet, stod Dr. Hayes och kollegor inför en rad hinder som de var tvungna att kringgå.
För det första är enheten ungefär 2 x 2,75 x 1 tum stor, men den måste passa all teknik för blodsökning och analys som vanligtvis motsvarar maskiner så höga som ett skrivbord. Sedan var de tvungna att hitta sätt att göra denna bärbara enhet effektiv och säker.
"De mest utmanande delarna var att integrera alla komponenter i en enda enhet och sedan se till att blodet inte koagulerade, att cellerna inte skulle täppa till chipet och att hela enheten är helt steril", förklarar studiens första författare , Tae Hyun Kim, Ph.D.
Teamet kom med några kreativa lösningar för alla dessa problem. För det första hittade de ett sätt att blanda blodet som löper genom enheten med ett antikoagulerande medel (anti-blodkoagulationsmedel) - heparin. Sedan kom de på ett sätt att se till att enheten förblev steril utan att påverka antikropparna på chipet som hjälper till att identifiera cancercellerna.
När det gäller chipet som ligger i kärnan i denna enhet förklarar forskarna att den använder grafenoxid för att skapa en "filtrerings" -mekanism som tippas med antikroppar som kan fånga över 80 procent av cancerceller som finns i blodet.
”Inbildningen av precisionsmedicin”
För att testa denna enhet arbetade forskarna med friska hundar som de injicerade med humana cancerceller. Teamet försäkrar att denna behandling inte har någon långvarig effekt på djuren vars immunsystem blir av med de främmande cellerna inom några timmar efter injektionen.
I sitt experiment gav utredarna hundarna milda lugnande medel under de första timmarna efter injektioner av cancerceller, och sedan monterade de screeninganordningarna.
Dessutom samlade teamet blodprover från varje djur var 20: e minut och screenade dessa för cancerceller separat med hjälp av chips med samma design som de de satte in i experimentenheterna.
Forskarna fann att den bärbara enheten identifierade och samlade 3,5 gånger fler cancerceller per milliliter blod än samma chip gjorde när man "skannade" blodprover in vitro.
”Det är skillnaden mellan att ha en säkerhetskamera som tar en ögonblicksbild av en dörr var femte minut eller tar en video. Om en inkräktare kommer in mellan ögonblicksbilderna, skulle du inte veta om det, säger studieförfattare Sunitha Nagrath, Ph.D.
I framtida studier syftar forskarna till att göra den bärbara enheten perfekt genom att öka dess blodbehandlingshastighet. För att testa det vidare, i ett mer realistiskt sammanhang, planerar utredarna att använda det på hundar som redan har cancer.
Medan den nya enheten hittills har visat mycket löfte, tror Dr. Hayes att det fortfarande är ett tag kvar tills den blir tillgänglig för människor. Han uppskattar att teamet kanske kan genomföra kliniska prövningar på mänskliga deltagare inom 3 till 5 år.
"Detta är symbolen för precisionsmedicin, som är så spännande inom onkologi just nu."
Dr Daniel Hayes
