Een glasplaat met een ruwheid op nanoschaal zou voor wetenschappers een eenvoudige manier kunnen zijn om de circulerende tumorcellen die kanker door het lichaam via de bloedbaan vervoeren, vast te leggen en te bestuderen.

Technische en medische onderzoekers van de Universiteit van Michigan hebben een dergelijke opzet bedacht, waarvan ze zeggen dat het profiteert van de sterkere drang van kankercellen om zich te vestigen en te binden in vergelijking met normale bloedcellen.

Aangenomen wordt dat circulerende tumorcellen bijdragen aan de uitzaaiing van kanker, het grimmige proces van de ziekte die zich van de oorspronkelijke plaats naar verre weefsels verspreidt. Bloedonderzoeken die deze cellen tellen, kunnen artsen helpen voorspellen hoe lang een patiënt met wijdverspreide kanker zal leven.

Zo belangrijk als de schipbreukelingencellen zijn, wetenschappers weten niet veel over hen. Ze zijn zeldzaam, ongeveer één per miljard bloedcellen. En ze zijn niet allemaal identiek, zelfs als ze uit dezelfde tumor komen. Bestaande hulpmiddelen om ze te isoleren vangen alleen bepaalde soorten cellen op - die cellen die specifieke oppervlakte-eiwitten tot expressie brengen of die groter zijn dan normale bloedcellen.

Bijvoorbeeld, de veelgebruikte, Het door de FDA goedgekeurde CellSearch-systeem maakt gebruik van met antilichaam gecoate magnetische korrels om tumorcellen op te sporen en eraan te binden. Maar niet alle circulerende tumorcellen brengen de eiwitten tot expressie die deze antilichamen herkennen. Het is mogelijk dat de gevaarlijkste, bekend als kankerstamcellen of voorlopercellen, misschien die veelbetekenende jas hebben afgeworpen, daardoor ontwijken benaderingen die afhankelijk zijn van antilichamen.

De onderzoekers zeggen dat hun systeem deze stealth-kankerstamcellen waarschijnlijk kan vangen - een prestatie die nog geen onderzoeksteam heeft volbracht.

"Ons systeem kan de meeste circulerende tumorcellen vangen, ongeacht hun oppervlakte-eiwitten of hun fysieke grootte, en dit kan kankervoorlopercellen of initiërende cellen zijn, " zei Jianping Fu, assistent-professor werktuigbouwkunde en biomedische technologie en een senior auteur van een paper over de techniek die online is gepubliceerd in ACS Nano .

Fu en zijn technische collega's werkten samen met UM senior kankeronderzoeker en borstkankerklinieker Dr. Sofia Merajver en haar team. Deze multidisciplinaire groep is van mening dat hoewel het apparaat op een dag de diagnose en prognose van kanker zou kunnen verbeteren, het eerste gebruik ervan zou zijn dat onderzoekers levende circulerende tumorcellen isoleren uit bloedmonsters en hun biologische en fysieke eigenschappen bestuderen.

"Het begrijpen van het fysieke gedrag en de aard van deze circulerende tumorcellen zal ons zeker helpen een van de moeilijkste vragen in de kankerbiologie beter te begrijpen - de metastatische cascade, dat is, hoe de ziekte zich verspreidt, " zei Fu. "Ons systeem zou een efficiënte en krachtige manier kunnen zijn om de levende circulerende tumorcellen te vangen en ze te gebruiken als een surrogaat om het metastatische proces te bestuderen."

Maar ze vangen, zo uitdagend als het is gebleken, is slechts het begin, zei Merajver, die de afgelopen 18 jaar celsignalering en de fysieke eigenschappen van zeer agressieve kankercellen heeft bestudeerd.

"De toepassing van integratieve biologie is nodig om het verhaal samen te stellen van hoe deze cellen zich op tijd gedragen om succesvolle metastasen te bereiken en zo de routes te ontdekken om deze dodelijke ontwikkeling te onderdrukken, "Zei Merajver. "Onze samenwerking met het Fu-lab is een voorbeeld van de innovatie die nodig is voor de oorlog tegen kanker:teamwetenschap van het laboratorium tot aan de kliniek."

In hun experimenten, de onderzoekers gebruikten een standaard en goedkope microfabricagetechniek genaamd "reactive ion etching" om glasplaatjes op te ruwen met een resolutie op nanoschaal. Vervolgens, ze verrijkten verschillende bloedmonsters met kankercellen afkomstig van menselijke borst, cervicale en prostaatweefsels. Toen ze de monsters over de glasplaten schonken, de nanoruwe glasoppervlakken vingen gemiddeld 88 tot 95 procent van de kankercellen op.

Fu suggereert waarom.

"Bloedcellen zijn intrinsiek zwevend, " zei Fu. "Kankercellen, waaronder circulerende tumorcellen die zijn afgeleid van solide tumoren, zijn vermoedelijk hechtende cellen. Ze kunnen ontsnappen uit de primaire tumor terwijl ze bepaalde adhesie-eigenschappen behouden waardoor ze zich kunnen hechten en een andere tumor kunnen vestigen."

In andere onderzoeken, onderzoekers hebben gemerkt dat circulerende tumorcellen de neiging hebben om aan ruwe oppervlakken te kleven. Maar de ruwe oppervlakken in die onderzoeken waren bedekt met capture-antilichamen. Deze nieuwe nanoruwe oppervlakken vereisen geen capture-antilichamen.

"Onze methode biedt een significante verbetering omdat deze in principe kan worden toegepast op elke kankercel die afkomstig is van solide tumoren, ' zei Fu.

Het artikel is getiteld "Nanoroughened Surfaces for Efficient Capture of Circulating Tumor Cells without Using Capture Antibodies." De universiteit streeft naar octrooibescherming voor het intellectuele eigendom en zoekt naar commercialiseringspartners om de technologie op de markt te helpen brengen.