(PhysOrg.com) -- Net zoals vliegenpapier insecten vangt, een paar apparaten met nanotechnologie kunnen kankercellen in het bloed grijpen die zijn afgebroken van een tumor. Deze cellen, bekend als circulerende tumorcellen, of CTC's, kan cruciale informatie verschaffen voor het onderzoeken en diagnosticeren van kankermetastasen, het bepalen van de prognose van de patiënt, en het monitoren van de effectiviteit van therapieën.

In een studie gepubliceerd in het tijdschrift Internationale editie van Angewandte Chemie , een team van onderzoekers aan de Universiteit van Californië, Los Angeles, ontwikkelde een 1-bij-2-centimeter siliciumchip die is bedekt met dicht opeengepakte nanopilaren bedekt met een antilichaam dat bindt aan een eiwit dat bekend staat als epitheelceladhesiemolecuul (EpCAM). EpCAM wordt tot expressie gebracht op het oppervlak van een grote verscheidenheid aan vaste tumorcellen, maar niet door cellen die normaal gesproken in de bloedstroom circuleren. Het onderzoeksteam werd geleid door Hsian-Rong Tseng, doctoraat, een lid van het Nanosystems Biology Cancer Center, een van de acht Centers of Cancer Nanotechnology Excellence opgericht door het National Cancer Institute.

Om de celopnameprestaties te testen, onderzoekers bebroedden de nanopijlerchip in een kweekmedium met borstkankercellen. Als controle, ze voerden een parallel experiment uit met een cel-capture-methode die een chip met een plat oppervlak gebruikt. Beide structuren werden gecoat met anti-EpCAM, een antilichaameiwit dat kan helpen tumorcellen te herkennen en te vangen. De onderzoekers ontdekten dat de celopnameopbrengsten voor de UCLA nanopijlerchip significant hoger waren; het apparaat ving 45 tot 65 procent van de kankercellen in het medium op, vergeleken met slechts 4 tot 14 procent voor het platte apparaat.

De huidige gouden standaard voor het onderzoeken van de ziektestatus van tumoren is een analyse van gemetastaseerde solide biopsiemonsters, maar in de vroege stadia van metastase, het is vaak moeilijk om een ​​biopsieplaats te identificeren. Door CTC's vast te leggen, artsen kunnen mogelijk een "vloeibare" biopsie uitvoeren, vroege opsporing en diagnose mogelijk maken, evenals een betere controle van de behandeling.

In de tussentijd, een onderzoeksteam onder leiding van Vladimir Zharov, doctoraat, van de Universiteit van Arkansas voor Medische Wetenschappen (UAMS), heeft een systeem ontwikkeld dat CTC's direct in de bloedbaan opsluit, waar ze vervolgens door microchirurgie kunnen worden verwijderd of vernietigd met behulp van een laser die de huid of andere weefsels niet beschadigt. Dit werk werd gepubliceerd in twee kranten, een die verschijnt in het tijdschrift Biophotonics, de andere in het tijdschrift Nature Nanotechnology. Dr. Lily Yang, doctoraat, van Emory University en lid van het Emory-Georgia Tech Center for Cancer Nanotechnology Excellence, ook deelgenomen aan dit onderzoek.

Het UAMS-systeem bestaat uit twee soorten nanodeeltjes. De eerste is een magnetisch nanodeeltje dat is ontworpen om zich te richten op een molecuul dat bekend staat als urokinase-plasminogeen-activatorreceptor. Het tweede nanodeeltje bestaat uit vergulde koolstofnanobuisjes die zich richten op de foliumzuurreceptor. Beide receptoren worden gevonden op veel soorten kankercellen, maar niet op normale bloedcellen.

De onderzoekers injecteerden de cocktail van twee nanodeeltjes in muizen met menselijke borsttumoren en wachtten vervolgens 20 minuten voordat ze een combinatie van een magneet op de huid boven perifere bloedvaten gebruikten om de gelabelde tumorcellen te vangen en foto-akoestische beeldvorming om de met goud beklede nanobuisjes te detecteren die ook label de gevangen tumorcellen. "Door de meeste tumorcellen magnetisch te verzamelen uit het bloed dat in bloedvaten door het hele lichaam circuleert, deze nieuwe methode kan de specificiteit en gevoeligheid mogelijk verhogen tot 1, 000 keer vergeleken met bestaande technologie, ' zei Dr. Zharov.

het werk van de UCLA-groep, die gedetailleerd wordt beschreven in een document met de titel, "Driedimensionale nanogestructureerde substraten voor efficiënte opname van circulerende tumorcellen, " werd ondersteund door de NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, een alomvattend initiatief dat is ontworpen om de toepassing van nanotechnologie op de preventie te versnellen, diagnose, en behandeling van kanker. Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.

Het werk van UAMS wordt gedetailleerd beschreven in twee papers met de titel, "In vivo magnetische verrijking en multiplex fotoakoestische detectie van circulerende tumorcellen, " en "Op nanotechnologie gebaseerd moleculair fotoakoestisch en fotothermisch flowcytometrieplatform voor in-vivo detectie en doden van circulerende kankerstamcellen." Dit werk werd ook gedeeltelijk ondersteund door de Alliance for Nanotechnology in Cancer van het National Cancer Institute. beschikbaar op de websites van de respectievelijke tijdschriften [link 1, koppeling 2]