p Encontrar um punhado de células cancerosas escondidas entre bilhões de células sanguíneas em uma amostra de paciente pode ser como encontrar uma agulha em um palheiro. Em uma nova abordagem habilitada por armadilhas de células impressas em 3D, os pesquisadores estão removendo o feno para expor as células cancerosas. p Capturar os glóbulos brancos - que são aproximadamente do tamanho de células cancerosas - e filtrar os glóbulos vermelhos menores deixa para trás as células tumorais, que poderia então ser usado para diagnosticar a doença, potencialmente fornecer um alerta precoce de recorrência e permitir a pesquisa sobre o processo de metástase do câncer. O trabalho, liderado por pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, poderia avançar a meta do tratamento personalizado do câncer, permitindo a separação rápida e de baixo custo das células tumorais que circulam na corrente sanguínea.

p "Isolar células tumorais circulantes de amostras de sangue total tem sido um desafio porque estamos procurando um punhado de células cancerosas misturadas com bilhões de glóbulos vermelhos e brancos normais, "disse A. Fatih Sarioglu, professor assistente na Escola de Engenharia Elétrica e da Computação (ECE) da Georgia Tech. "Com este dispositivo, podemos processar um volume de sangue clinicamente relevante, capturando quase todos os glóbulos brancos e, em seguida, filtrando os glóbulos vermelhos por tamanho. Isso nos deixa com células tumorais não danificadas que podem ser sequenciadas para determinar o tipo específico de câncer e as características únicas do tumor de cada paciente. "

p A pesquisa foi relatada em 20 de setembro na revista. Lab on a Chip , e foi apoiado por uma bolsa semente do Centro Integrado de Pesquisa do Câncer da Georgia Tech.

p Outras tentativas de capturar células tumorais circulantes tentaram extraí-las do sangue usando tecnologia microfluídica que reconhece marcadores de superfície específicos nas células cancerosas. Mas porque o câncer pode mudar com o tempo, as células malignas não podem ser reconhecidas com certeza. E mesmo que eles possam ser capturados, as células tumorais devem ser removidas dos canais tortuosos do dispositivo e separadas do antígeno sem causar danos.

p Sarioglu e colaboradores, incluindo a estudante de pós-graduação da ECE e primeira autora Chia-Heng Chu, decidiu adotar uma abordagem diferente, construir armadilhas impressas em 3-D alinhadas com antígenos para capturar os glóbulos brancos em uma amostra. As armadilhas impressas em 3D permitiram aos pesquisadores expandir bastante a área de superfície para capturar os glóbulos brancos à medida que eles passam nas amostras de sangue. Canais de fluido em zigue-zague, alguns com até meio metro de comprimento, aumenta a probabilidade de que todos os glóbulos brancos entrem em contato com a parede do canal.

p "Dispositivos microfluídicos usuais têm apenas uma única camada com alturas de canal de 50 a 100 mícrons, "Sarioglu disse." Eles são grossos, mas a maior parte é apenas plástico vazio. O uso da impressão 3-D nos liberta do canal único e nos permite criar muitos canais em três dimensões que utilizam melhor o espaço. "

p Enquanto a impressão 3D permitiu um aumento na densidade do canal, isso veio com um desafio significativo. Dispositivos microfluídicos anteriores poderiam ser projetados com canais gravados para transportar o sangue. Mas com processos de impressão 3-D que são fabricados camada por camada, canais tiveram que ser preenchidos com cera para permitir que mais canais fossem construídos sobre eles. A tortuosa estrutura do canal, projetado para maximizar a interação da parede celular, tornou virtualmente impossível retirar a cera após a fabricação.

p A solução foi projetar armadilhas de células que se encaixassem em centrífugas padrão projetadas para girar amostras para separação. As armadilhas foram aquecidas na centrífuga e depois giradas para permitir que a cera derretida escapasse. Depois de remover a cera líquida, os canais receberam o revestimento de antígeno.

p Depois que os glóbulos brancos são removidos, os glóbulos vermelhos menores passam por um filtro comercial simples que captura as células cancerosas e quaisquer glóbulos brancos remanescentes. As células tumorais podem então ser removidas do filtro, que está integrado no dispositivo impresso 3-D.

p O processamento mínimo de amostras de sangue é uma meta do projeto para disponibilizar o processo para clínicas e hospitais sem a necessidade de habilidades técnicas especializadas. Menos processamento também reduz o risco de danos às células tumorais e minimiza outras alterações celulares que podem distorcer a avaliação.

p Como parte do teste de prova de princípio, os pesquisadores revestiram os glóbulos brancos com biotina para acelerar os testes. As armadilhas de células futuras usarão antígenos projetados para atrair as células para as paredes do canal sem a etapa de processamento de biotina.

p Os pesquisadores testaram sua abordagem adicionando células cancerosas ao sangue retirado de pessoas saudáveis. Porque eles sabiam quantas células foram adicionadas, eles sabiam quantos eles deveriam extrair, e o experimento mostrou que a armadilha pode capturar cerca de 90 por cento das células tumorais. Testes posteriores de amostras de sangue de pacientes com câncer de próstata isolaram células tumorais de uma amostra de sangue total de 10 mililitros.

p Os testes incluíram células da próstata, câncer de mama e ovário, mas Sarioglu acredita que o dispositivo irá capturar células tumorais circulantes de qualquer tipo de câncer porque o mecanismo de remoção visa células sanguíneas em vez de células cancerosas.

p As próximas etapas serão estreitar os canais no dispositivo, testar a remoção de glóbulos brancos sem o uso de biotina, Aumente a porcentagem de extração de leucócitos e conecte armadilhas de células para aumentar a capacidade de captura.

p "Esperamos que esta seja realmente uma ferramenta capacitadora para os médicos, "Sarioglu disse." Em nosso laboratório, a mentalidade é sempre traduzir nossa pesquisa, tornando o dispositivo simples o suficiente para ser usado em hospitais, clínicas e outras instalações que ajudarão a diagnosticar doenças em pacientes. "