O dispositivo captura células cancerosas de uma amostra de sangue. Quando uma solução fria passa pelo dispositivo, ele libera as células cancerosas para um estudo mais aprofundado. Crédito:Hyeun Joong Yoon, Apoorv Shanker, Angela Yang Wang, e Molly Kozminsky University of Michigan. Copyright:Materiais Avançados
Um novo dispositivo desenvolvido na Universidade de Michigan pode fornecer uma maneira não invasiva de monitorar o progresso de um tratamento avançado de câncer.
Ele pode pegar células cancerosas de uma amostra de sangue e deixá-las ir mais tarde, permitindo mais testes que podem mostrar se a terapia está livrando o paciente das células cancerosas mais perigosas.
As células liberadas na corrente sanguínea por tumores podem ser usadas para monitorar o tratamento do câncer, mas são muito difíceis de capturar, representando cerca de uma em um bilhão de células, diz Sunitha Nagrath, Professor assistente de engenharia química da U-M.
Nagrath e seus colaboradores foram pioneiros em tecnologias para capturar essas células de amostras de sangue. Seus dispositivos aprisionaram as células em chips feitos com óxido de grafeno, uma única camada de átomos de carbono e oxigênio. Mas todas as análises tiveram que ser feitas no chip porque as células estavam firmemente presas.
"Poderíamos cultivar as células no chip ou analisá-las todas juntas, mas a pesquisa mostrou que as células cancerosas não são todas iguais, "ela disse." Portanto, é importante estudar as células individualmente, e nosso novo dispositivo torna isso possível. "
A teoria das células-tronco do câncer afirma que as recaídas ocorrem porque a quimioterapia e a radioterapia não são muito eficazes em matar as células-tronco cancerosas, que pode representar até 10% de um tumor. Como resultado, as células-tronco cancerosas deixadas para trás são capazes de regenerar o tumor ou se espalhar para outras áreas do corpo.
Sondas de fluorescência em duas células de câncer de mama fornecem informações sobre quais genes estão presentes. Os pontos verdes mostram que ambas as células têm várias cópias do gene HER2, sugerindo que o câncer é agressivo. Crédito:Nallasivam Palanisamy, Henry Ford Health System. Direito autoral: Materiais avançados
Novos tratamentos em ensaios clínicos atacam as células-tronco, mas matar essa população menor não diminui imediatamente o tumor. Os médicos precisam de uma boa maneira de monitorar se as células-tronco cancerosas estão em declínio. Isso pode ser possível por meio de exames de sangue, mas os médicos precisam estudar as células capturadas individualmente, e isso significa removê-los do chip.
"Como podemos liberar a célula sem danificá-la - esse é o nome do jogo, "disse Jinsang Kim, Professor de ciência e engenharia de materiais da U-M, que co-liderou o projeto com Nagrath.
Kim trabalha com princípios de design para a criação de moléculas em cadeia com recursos específicos, e sua equipe desenvolveu uma solução. Seu grupo desenvolveu um polímero que é sólido à temperatura ambiente, mas se desfaz a uma temperatura que pode ser fixada em qualquer lugar entre cerca de 40 e 68 graus Fahrenheit.
O polímero se dissolve na água quando interage com as moléculas de água. Em temperaturas mais altas, o calor quebra as interações, para que o polímero não se dissolva. Apoorv Shanker, um estudante de graduação em ciência macromolecular e engenharia, definir o polímero para se dissolver em temperaturas abaixo de 54 graus. A equipe misturou os minúsculos flocos de óxido de grafeno no polímero e construiu o chip em um dispositivo para guiar a amostra de sangue sobre ele.
"É muito suave para as células, "disse Nagrath, contrastar a ligeira queda na temperatura com outros designs que dependem de aquecimento ou reações químicas induzidas por enzimas para liberar as células.
O dispositivo pode capturar e liberar ao vivo até 80 por cento das células cancerosas na amostra de sangue inicial. Então, os médicos poderiam coletar as células em uma amostra semelhante a um tecido para análise convencional, que pode revelar a proporção de células cancerosas capturadas que são células-tronco. Alternativamente, eles poderiam identificar células únicas para um estudo mais detalhado, como sequenciamento genético completo ou testes que identificam quais drogas seriam mais eficazes.
"Como o dispositivo é fácil e econômico de fazer, estudos clínicos em grande escala são possíveis, "Kim disse.
O estudo foi feito em colaboração com o grupo de Max Wicha, Professor de oncologia da U-M, e o grupo de Diane Simeone, professor de cirurgia e fisiologia molecular e integrativa.
É descrito no artigo, "Composto de óxido de polímero-grafeno sintonizável termossensível para captura e liberação eficientes de células tumorais circulantes viáveis, "que apareceu recentemente na Advanced Materials.
