Usando ondas sonoras, uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu uma Método sem contato para separar células tumorais circulantes de amostras de sangue que é rápido e eficiente o suficiente para uso clínico.

As células tumorais circulantes (CTCs) são pequenos pedaços de um tumor que se separam e fluem pela corrente sanguínea. Eles contêm uma grande quantidade de informações sobre o tumor, como seu tipo, características físicas e mutações genéticas.

A capacidade de colher e cultivar de forma rápida e eficiente essas células a partir de uma amostra de sangue permitiria "biópsias líquidas" capazes de fornecer um diagnóstico robusto, prognóstico e sugestões para estratégias de tratamento com base no perfil individual do CTC.

CTCs são, Contudo, extremamente raro e difícil de capturar. Normalmente, há apenas um punhado para cada poucos bilhões de células sanguíneas correndo nas veias de um paciente. E embora existam muitas tecnologias projetadas para separar as células tumorais das células sanguíneas normais, nenhum deles é perfeito. Eles tendem a danificar ou matar as células no processo, falta de eficiência, funcionam apenas em tipos específicos de câncer, ou demoram muito para serem usados ​​em muitas situações.

Em um novo estudo, pesquisadores da Duke University, O MIT e a Nanyang Technological University (Cingapura) demonstram uma plataforma baseada em ondas sonoras que é capaz de separar CTCs de um frasco de sangue de 7,5 mL com pelo menos 86 por cento de eficiência em menos de uma hora. Com melhorias adicionais, os pesquisadores esperam que a tecnologia sirva de base para um novo teste por meio de um método barato, chip descartável.

Os resultados aparecem no dia 3 de julho no jornal Pequena .

Todos os anos, o câncer tira a vida de milhões de pessoas em todo o mundo e os pesquisadores ainda estão em busca de melhores ferramentas para o diagnóstico do câncer, prognóstico e tratamento, "disse Tony Jun Huang, o Professor William Bevan de Engenharia Mecânica e Ciência dos Materiais na Duke.

"A biópsia é a técnica padrão ouro para o diagnóstico de câncer, "Disse Huang." Mas é doloroso e invasivo e muitas vezes não é administrado até o final do desenvolvimento do câncer. Com nossa tecnologia de separação de células tumorais circulantes, poderíamos potencialmente ajudar a descobrir, de forma não invasiva, se o paciente tem câncer, onde o câncer está localizado, em que estágio está, e quais drogas funcionariam melhor. Tudo a partir de uma pequena amostra de sangue retirada do paciente. "

A tecnologia funciona criando uma onda sonora estacionária em um ângulo em relação a um fluido que flui através de um pequeno canal. Porque o som nada mais é do que uma onda de pressão, isso cria bolsões de pressão que empurram as partículas suspensas no líquido à medida que passam. Esta força acústica atua mais fortemente nas maiores, células cancerosas mais rígidas do que nas células sanguíneas normais, empurrando os CTCs em um canal separado para coleta.

A intensidade de energia e a frequência das ondas sonoras são semelhantes às usadas na imagem ultrassônica, que é usado com segurança em vários procedimentos médicos. O risco de danos aos CTCs é reduzido ainda mais porque cada célula experimenta a onda acústica por apenas uma fração de segundo e não requer rotulagem ou modificação de superfície. Esses recursos fornecem à técnica a melhor chance possível de manter as funções e os estados nativos dos CTCs.

A abordagem foi demonstrada pela primeira vez há três anos em um estudo de prova de conceito e, desde então, foi aprimorada a ponto de poder ser útil em um ambiente clínico. O resultado é um dispositivo protótipo que processa fluido a uma taxa de 7,5 mL / hora, sete vezes mais rápido que o original, sem sacrificar sua eficiência de 86 por cento ou inúmeras vantagens sobre outros métodos.

"O maior trunfo desse método acústico de separação é que ele é muito gentil com as células tumorais circulantes, "disse Andrew Armstrong, professor associado de medicina, cirurgia, e farmacologia e biologia do câncer na Duke University School of Medicine. "As células cancerosas permanecem viáveis ​​após passarem pelo chip e podem ser caracterizadas, culto ou perfilado, o que nos permite fazer genotipagem ou fenotipagem para entender melhor como matá-los. "

"A ideia é desenvolver abordagens de medicina personalizada para pacientes individuais com base na biologia do câncer, semelhante ao que os médicos de doenças infecciosas fazem com culturas bacterianas e antibióticos, "Armstrong disse.

No papel, Armstrong demonstrou a tecnologia para coletar células tumorais circulantes de homens com câncer de próstata e traçou o perfil delas com sucesso para uma gama de marcadores e características de crescimento de curto prazo. Os pesquisadores demonstram que CTCs de pacientes variam amplamente em sua expressão de alvos-chave para a terapia, como o antígeno de membrana específico da próstata (PSMA), que é comumente usado para imagens e para direcionar o câncer de próstata na clínica.

Seguindo em frente, Huang continua a desenvolver a tecnologia para aumentar sua velocidade e eficiência, enquanto Armstrong está trabalhando para estabelecer a viabilidade da técnica em uma série de projetos de cultura e criação de perfil para mostrar seu potencial de impacto clínico. A dupla também usará a tecnologia em uma variedade de projetos de pesquisa, como trabalhar para entender o que permite que CTCs sobrevivam na corrente sanguínea e metastatizem, ou espalhado por todo o corpo.

"A única tecnologia aprovada pela FDA para detecção de CTC pode apenas contar e fazer caracterizações básicas de CTCs, mas não pode cultivar CTCs fora do corpo, porque basicamente mata as células no processo, ", Disse Armstrong." Ser capaz de chegar a essas células enquanto ainda estão vivas nos dá pelo menos uma chance de cultivá-las ou traçá-las fora do corpo para fazer os tipos de sensibilidade a drogas e testes genéticos que podem informar melhor a terapia. "