(PhysOrg.com) -- Proprio come la carta moschicida cattura gli insetti, un paio di dispositivi abilitati alla nanotecnologia sono in grado di afferrare le cellule cancerose nel sangue che si sono staccate da un tumore. Queste cellule, note come cellule tumorali circolanti, o CTC, può fornire informazioni critiche per l'esame e la diagnosi delle metastasi del cancro, determinare la prognosi del paziente, e monitorare l'efficacia delle terapie.
In uno studio pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie Edizione Internazionale , un team di investigatori dell'Università della California, Los Angeles, ha sviluppato un chip di silicio di 1 x 2 centimetri che è ricoperto da nanopilastri densamente ricoperti da un anticorpo che si lega a una proteina nota come molecola di adesione delle cellule epiteliali (EpCAM). EpCAM è espresso sulla superficie di un'ampia varietà di cellule tumorali solide ma non dalle cellule normalmente presenti in circolo nel flusso sanguigno. Il gruppo di ricerca è stato guidato da Hsian-Rong Tseng, dottorato di ricerca, un membro del Nanosistemi Biology Cancer Center, uno degli otto Centers of Cancer Nanotechnology Excellence istituiti dal National Cancer Institute.
Per testare le prestazioni di acquisizione delle celle, i ricercatori hanno incubato il chip nanopillar in un terreno di coltura con cellule di cancro al seno. Come controllo, hanno eseguito un esperimento parallelo con un metodo di cattura delle cellule che utilizza un chip con una superficie piana. Entrambe le strutture sono state rivestite con anti-EpCAM, una proteina anticorpale che può aiutare a riconoscere e catturare le cellule tumorali. I ricercatori hanno scoperto che i rendimenti di cattura delle cellule per il chip nanopillar UCLA erano significativamente più alti; il dispositivo ha catturato dal 45 al 65 percento delle cellule tumorali nel mezzo, rispetto a solo dal 4 al 14 percento per il dispositivo piatto.
L'attuale gold standard per l'esame dello stato di malattia dei tumori è un'analisi di campioni di biopsia solida metastatica, ma nelle prime fasi della metastasi, è spesso difficile identificare un sito di biopsia. Catturando i CTC, i medici possono essere in grado di eseguire una biopsia "liquida", consentendo una diagnosi e una diagnosi precoci, nonché un migliore monitoraggio del trattamento.
Nel frattempo, un gruppo di ricerca guidato da Vladimir Zharov, dottorato di ricerca, dell'Università dell'Arkansas per le scienze mediche (UAMS), ha sviluppato un sistema che intrappola le CTC direttamente nel flusso sanguigno, dove possono poi essere rimossi mediante microchirurgia o distrutti utilizzando un laser che non danneggia la pelle o altri tessuti. Questo lavoro è stato pubblicato in due articoli, uno apparso sulla rivista Biophotonics, l'altro sulla rivista Nature Nanotechnology. Dott.ssa Lily Yang, dottorato di ricerca, della Emory University e membro dell'Emory-Georgia Tech Center for Cancer Nanotechnology Excellence, partecipato anche a questo studio.
Il sistema UAMS è costituito da due tipi di nanoparticelle. La prima è una nanoparticella magnetica progettata per colpire una molecola nota come recettore dell'attivatore del plasminogeno dell'urochinasi. La seconda nanoparticella è costituita da nanotubi di carbonio placcati in oro che prendono di mira il recettore dell'acido folico. Entrambi i recettori si trovano su molti tipi di cellule tumorali ma non sulle cellule del sangue normali.
I ricercatori hanno iniettato il cocktail di due nanoparticelle in topi portatori di tumori al seno umano e poi hanno aspettato 20 minuti prima di usare una combinazione di un magnete attaccato alla pelle sopra i vasi sanguigni periferici per catturare le cellule tumorali etichettate e l'imaging fotoacustico per rilevare i nanotubi rivestiti d'oro che anche etichettare le cellule tumorali catturate. "Raccogliendo magneticamente la maggior parte delle cellule tumorali dal sangue che circola nei vasi di tutto il corpo, questo nuovo metodo può potenzialmente aumentare la specificità e la sensibilità fino a 1, 000 volte rispetto alla tecnologia esistente, " Ha detto il dottor Zharov.
Il lavoro del gruppo UCLA, che è dettagliato in un documento intitolato, "Substrati nanostrutturati tridimensionali verso un'efficace cattura delle cellule tumorali circolanti, " è stato sostenuto dalla NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, un'iniziativa globale progettata per accelerare l'applicazione delle nanotecnologie alla prevenzione, diagnosi, e cura del cancro. Un abstract di questo articolo è disponibile sul sito Web della rivista.
Il lavoro di UAMS è dettagliato in due documenti intitolati, "Arricchimento magnetico in vivo e rilevamento fotoacustico multiplex di cellule tumorali circolanti, " e "Piattaforma di citometria a flusso fotoacustica e fototermica molecolare basata sulla nanotecnologia per il rilevamento in vivo e l'uccisione delle cellule staminali del cancro circolanti". disponibile sui siti Web delle rispettive riviste [link 1, collegamento 2]
