Tumorcellen die in het bloed circuleren, zijn markers voor de vroege detectie en prognose van kanker. Echter, detectie van deze cellen is een uitdaging vanwege hun schaarste. In het journaal Angewandte Chemie , wetenschappers hebben nu een ultragevoelige methode geïntroduceerd voor de directe detectie van circulerende tumorcellen in bloedmonsters. Het is gebaseerd op de versterkte, tijdsopgeloste fluorescentiemeting van luminescente lanthanide-ionen die vrijkomen uit nanodeeltjes die specifiek binden aan tumorcellen.

Conventionele technieken voor de detectie van circulerende tumorcellen vereisen gecompliceerde verrijking voor detectie omdat een monster van 10 miljoen bloedcellen slechts ongeveer één tumorcel bevat. In tegenstelling tot, de nieuwe methode ontwikkeld door een team dat samenwerkt met Xiaorong Song, Xueyuan Chen, en Zhuo Chen, bij Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Wetenschapsacademie, Fujian Landbouw- en Bosbouw Universiteit, en Fujian Cancer Hospital (Fuzhou, Fujian, China), werkt zonder verrijkingsstap en detecteert direct circulerende tumorcellen in bloedmonsters. De techniek is gebaseerd op een zogenaamde "dissolution-enhanced time-resolved photoluminescentie" en maakt gebruik van fluorescerende nanodeeltjes gemaakt van lanthanide europium-complex.

Eerst maakten de onderzoekers antilichamen aan tegen het epitheelceladhesiemolecuul (EpCAM, wat een glycoproteïne is dat in zeer hoge aantallen aanwezig is op het oppervlak van veel tumorcellen en fungeert als een diagnostische marker voor kanker). Deze antilichamen werden aangebracht als een coating in de putjes van microplaten, waardoor tumorcellen in het bloedmonster diep in de putjes bleven steken terwijl andere bloedcomponenten werden verwijderd.

De wetenschappers bedekten de europiumhoudende nanodeeltjes met dezelfde antilichamen. Hierdoor ontstonden grote aantallen nanodeeltjes, toegevoegd in oplossing, specifiek binden aan de tumorcellen. Een later toegevoegde "ontwikkelaar" loste de nanodeeltjes op, het vrijgeven van talloze europium-ionen. Deze werden onmiddellijk vastgebonden en stevig opgesloten door andere componenten van de ontwikkelaarsoplossing. Dit resulteerde in een veelvoudige versterking van de fluorescentie.

Een ander essentieel voordeel van deze methode is dat europium-ionen zeer langlevende fluoroforen zijn die na excitatie met een lichtflits nog enkele microseconden blijven fluoresceren. Omdat de metingen tijdsafhankelijk zijn, het is mogelijk om de meting vertraagd te starten. Achtergrondsignalen veroorzaakt door de autofluorescentie van celcomponenten duren slechts enkele nanoseconden en vervagen voordat de meting begint. Dit verhoogt de gevoeligheid van de metingen, waardoor het voor de onderzoekers mogelijk is om één tumorcel per putje van de microtiterplaat te detecteren.

Tests met bloedmonsters van kankerpatiënten registreerden slechts 10 cellen per milliliter bloed. Veertien van de vijftien kankerpatiënten werden met deze nieuwe methode correct geïdentificeerd. Het aantal tumorcellen in de monsters correleerde sterk met het stadium van kanker bij elke patiënt.