Onderzoekers van Purdue University hebben delen van de vrouwelijke borst gereproduceerd in een klein modelletje ter grootte van een dia, genaamd "borst op een chip", dat zal worden gebruikt om op nanodeeltjes gebaseerde benaderingen te testen voor de detectie en behandeling van borstkanker. Het model bootst het vertakte borstkanaalsysteem na, waar de meeste borstkankers beginnen, en zal dienen als een "geconstrueerd orgaan" om het gebruik van nanodeeltjes te bestuderen om tumorcellen in de kanalen te detecteren en erop te richten.

Sophie Lelièvre en James Leary leidden het team van onderzoekers dat het borst-op-een-chip-model creëerde. De details van hun werk verschijnen in het tijdschrift Integratieve Biologie .

"We weten dat de beste manier om deze kanker vroeg op te sporen en effectief te behandelen zou zijn om in de borstkanalen te komen om de cellen direct te evalueren en te behandelen, en dit is de eerste stap in die richting, " zei Dr. Lelièvre. Het uiteindelijke doel van dit project is om magnetische nanodeeltjes te introduceren via openingen in de tepel, een magnetisch veld gebruiken om ze door de kanalen te leiden waar ze zich aan kankercellen zouden hechten, en draai vervolgens het magnetische veld om om overtollige nanodeeltjes terug te trekken. De nanodeeltjes kunnen contrastmiddelen bevatten om mammografie te verbeteren, fluorescerende markers om chirurgen te begeleiden, of middelen tegen kanker om de kanker te behandelen, zei Dr. Leary.

Artsen hebben in het verleden geprobeerd toegang te krijgen tot de borstkanalen via de tepel, het injecteren van vloeibare oplossingen om te proberen cellen uit te wassen die kunnen worden onderzocht en gebruikt voor een diagnose van kanker. Echter, deze benadering kon alleen het eerste derde deel van de borst bereiken vanwege de vloeistofdruk van de kanalen, die vertakken en kleiner en kleiner worden naarmate ze de klieren naderen die melk produceren, zei Dr. Leary. "Het idee is dat nanodeeltjes met een magnetische kern door de natuurlijk voorkomende vloeistof in de kanalen kunnen drijven en door een magneet kunnen worden getrokken in plaats van met druk te worden geduwd, "zei hij. "We denken dat ze helemaal tot aan de achterkant van de kanalen kunnen reiken, waar wordt aangenomen dat de meeste borstkankers ontstaan. Natuurlijk, we zijn nog maar in de vroegste stadia en er moeten nog veel tests worden gedaan."

Dergelijke tests konden niet worden gedaan met standaardmodellen die cellen over een plat oppervlak in een plastic schaaltje laten groeien, dus creëerde het team het kunstmatige orgelachtige model waarin levende cellen een driedimensionale replica van de kleinste delen van de borstkanalen bekleden. De groep van Dr. Leary gebruikte standaard lithografische technieken om een ​​mal van vertakkende kanalen te bouwen uit een rubberachtig materiaal dat polydimethylsiloxaan wordt genoemd. De kanalen zijn ongeveer 5 millimeter lang en hebben verschillende diameters van 20 micron tot 100 micron, ongeveer de diameter van een mensenhaar, die overeenkomen met wat wordt gevonden aan het einde van het borstkanaalsysteem. Vervolgens, Dr. Lelièvre, wiens groep als een van de weinige in de wereld in staat is om met succes de gecompliceerde cellen te laten groeien die de borstkanalen bekleden, de cellen ertoe aangezet om in de mal te groeien en zich te gedragen zoals ze zouden doen in een echte menselijke borst.

"De cellen in het borstkanaalsysteem hebben een zeer specifieke organisatie die moeilijk te verkrijgen is in een laboratorium, "Zei Dr. Lelièvre. "De cellen hebben verschillende kanten, en de ene kant moet naar de wand van het kanaal zijn gericht en de andere naar het binnenkanaal. Het reproduceren van dit gedrag is zeer uitdagend, en het was nog nooit eerder bereikt op een kunstmatige structuur."

Het team bedekte de schimmel met een op eiwitten gebaseerde substantie genaamd laminine 111 als basis voor de cellen waardoor ze zich aan de schimmel kunnen hechten en zich kunnen gedragen zoals ze zouden doen in het lichaam. zei Dr. Lelièvre. En omdat het injecteren van de delicate cellen in de afgewerkte kanalen van de mal te veel schade veroorzaakte, het team creëerde een verwijderbare top voor de kanalen. "Het ontwerp van de U-vormige kanalen en bovenkant was nodig om de cellen succesvol te kunnen toepassen, maar het stelt ons ook in staat om snel en gemakkelijk wijzigingen aan te brengen voor verschillende tests, " legde ze uit. "We kunnen gemakkelijk veranderingen tussen de cellen aanbrengen of een paar tumorcellen invoegen om het vermogen van de nanodeeltjes om ze te herkennen te testen. Het ontwerp maakt het ook heel gemakkelijk om de resultaten te evalueren, omdat het hele model onder een microscoop past."

Dit werk wordt gedetailleerd beschreven in een document met de titel, "Breast on-a-chip:nabootsing van het kanaalsysteem van de borst voor de ontwikkeling van theranostica. Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.