Микрофлюидное устройство улавливает «семена метастазов» рака поджелудочной железы

Зажатая между желудком и позвоночником, поджелудочная железа контролирует пищеварение и уровень сахара в крови в организме. Это также место агрессивного рака, называемого аденокарциномой протоков поджелудочной железы или PDAC.

PDAC — наиболее распространенный тип рака поджелудочной железы. третья по значимости причина смертей от рака в США. Его трудно обнаружить, и он рецидивирует примерно в 70% случаев после лечения. Только 13% из тех, кому поставлен диагноз, выживают более пяти лет.

Команда хирургов, анестезиологов и инженеров из Иллинойского университета в Чикаго изучает, как лидокаин, распространенный местный анестетик, влияет на раковые клетки поджелудочной железы, попадающие в кровоток во время операции. Их последнее достижение оценивает метод захвата этих клеток-изгоев и публикуется в журнале. Лаборатория на чипе.

«Я действительно ожидаю, что результаты этого исследования могут помочь нашим пациентам», — сказала доктор Джина Вотта-Велис, профессор анестезиологии Медицинского колледжа UIC и ведущий исследователь. «Идея о том, что лидокаин, который использовался для облегчения боли более 65 лет, может смягчить метастазирование и благоприятно повлиять на результаты лечения пациентов является очень инновационным».

Как распространяются циркулирующие опухолевые клетки

Циркулирующие опухолевые клетки — это раковые клетки, которые отрываются от опухоли (часто во время операции по удалению опухоли) и попадают в кровоток. Пациенты с более агрессивными циркулирующими опухолевыми клетками в крови имеют худший прогноз и более высокую частоту рецидивов.

Вотта-Велис сказал, что пациенты должны восстановиться после операции, прежде чем начинать химиотерапию. В этот период времени циркулирующие опухолевые клетки (ЦОК) могут путешествовать по всему телу и порождать новые опухоли. Но предварительные исследования in vitro показали, что лидокаин может препятствовать выходу клеток из кровотока, вместо этого удерживая их для естественной очистки нашей иммунной системой.

«ЦОК — это семена метастазов», — сказала она. «Если мы сможем обнаружить их и снизить их агрессивность с помощью инфузии лидокаина, мы сможем снизить риск метастатического процесса».

Инновационные методы выделения раковых клеток

Потому что циркулирует опухолевые клетки редки, их изоляция может означать выдергивание от 30 до 40 клеток из миллиардов в нашем кровотоке — точно так же, как выдергивание иголки из стога сена. Вот почему Вотта-Велис объединился с коллегой из онкологического центра Университета Иллинойса Яном Папаутски, профессором биомедицинской инженерии UIC Ричарда и Лоан Хилл в Инженерном колледже. Он специализируется на микрофлюидике: как небольшое количество жидкости, например крови, течет по мельчайшим каналам.

Его вклад в проект — небольшое микрофлюидное устройство, изготовленное из стекла и пластика, длиной всего пару дюймов и содержащее каналы чуть шире пряди волос. Устройство изолирует раковые клетки из образца крови пациента в зависимости от их размера — процесс, называемый жидкой биопсией.

«CTC обычно больше, чем белые кровяные тельцакоторые крупнее эритроцитов. Раковые клетки также имеют тенденцию быть более мягкими и более пластичными», — сказал Папаутски. «Когда мы помещаем кровь в это устройство, мы можем отфильтровывать ЦОК, не модифицируя и не повреждая клетки».

Сравнение новых и существующих инструментов обнаружения

В 2019 году команда Папауцкого продемонстрировала, что этот метод выявляет раковые клетки с помощью Точность 93%. На этот раз исследователи сравнили метод Папаутского с коммерчески доступным инструментом под названием EasySep, который разделяет клетки с помощью магнита. Папаутский сказал, что магнитная сепарация может быть жесткой и иногда разрушать клетки, которые она пытается поймать.

Исследователи протестировали обе системы — EasySep и свой оригинальный метод — на образцах крови пациентов с раком поджелудочной железы. Они обнаружили, что метод Папаутского позволяет восстановить в восемь раз больше раковых клеток и обработать образцы крови быстрее, всего за 20 минут.

«Успех метода очень важен для бессимптомных видов рака, таких как рак поджелудочной железы, где забор крови может быть единственным способом ранней диагностики», — сказал Папаутский.

Последствия для будущего лечения рака

Доктор Пьер Джулианотти, соавтор исследования и заведующий отделением общей, малоинвазивной и роботизированной хирургии Медицинского колледжа, сказал, что это открытие открывает дверь к следующему поколению персонализированного медицинского лечения.

«Наука основана на маленьких шагах», — сказал Джулианотти, всемирно известный эксперт в области хирургического лечения гепатобилиарного рака поджелудочной железы.

«И это очень хороший шаг. Большинство злокачественных раковых заболеваний у людей распространяются через кровоток. Понимание того, как раковые клетки попадают в кровоток, и возможность контролировать этот процесс очень и очень важны».

Среди других исследователей UIC — Селин Макараньяг, Ифра Хан, Александра Барабанова, Валентина Валле и Ален Борже. Цзянь Чжоу из Медицинского центра Университета Раша является соавтором.