Un chip integrato per rilevare le cellule tumorali circolanti nel sangue prelevato da pazienti affetti da cancro alla prostata. (Credito immagine:Dr. Libi Zhao e Xiaowen Xu)
(PhysOrg.com) -- Cellule tumorali circolanti, che svolgono un ruolo cruciale nella metastasi del cancro, sono noti alla scienza da più di 100 anni, e i ricercatori hanno a lungo cercato di rintracciarli e catturarli. Ora, un team di ricerca dell'UCLA ha sviluppato un dispositivo innovativo basato su una tecnologia su nanoscala simile al velcro per identificare e "afferrare" in modo efficiente queste cellule tumorali circolanti, o CTC, nel sangue.
La metastasi è la causa più comune di morte correlata al cancro nei pazienti con tumori solidi e si verifica quando queste cellule tumorali predoni lasciano il sito del tumore primario e viaggiano attraverso il flusso sanguigno per creare colonie in altre parti del corpo.
L'attuale gold standard per determinare lo stato di malattia dei tumori prevede la biopsia invasiva di campioni di tumore, ma nelle prime fasi della metastasi, è spesso difficile identificare un sito di biopsia. Catturando le CTC nei campioni di sangue, i medici possono essenzialmente eseguire una biopsia "liquida", consentendo una diagnosi e una diagnosi precoci, nonché un migliore monitoraggio della progressione del cancro e delle risposte al trattamento.
In uno studio pubblicato questo mese e apparso sulla copertina della rivista Angewandte Chemie, i ricercatori dell'UCLA annunciano la riuscita dimostrazione di questa tecnologia "nano-Velcro", che hanno progettato in un chip microfluidico di 2,5 x 5 centimetri. Questa tecnologia di acquisizione di CTC di seconda generazione ha dimostrato di essere in grado di arricchire in modo altamente efficiente le CTC rare catturate in campioni di sangue prelevati da pazienti con cancro alla prostata.
Un chip integrato per rilevare le cellule tumorali circolanti nel sangue prelevato da pazienti affetti da cancro alla prostata. (Credito immagine:Dr. Libi Zhao e Xiaowen Xu)
Il nuovo approccio potrebbe essere ancora più rapido ed economico rispetto ai metodi esistenti, e cattura un numero maggiore di CTC, hanno detto i ricercatori.
I malati di cancro alla prostata sono stati reclutati con l'aiuto di un team clinico guidato dai medici Dr. Matthew Rettig, del Dipartimento di Urologia dell'UCLA, e il dottor Jiaoti Huang, del Dipartimento di Patologia e Medicina di Laboratorio dell'UCLA.
La nuova tecnologia di arricchimento CTC si basa sul precedente sviluppo del team di ricerca della tecnologia "fly-paper", delineato in un articolo del 2009 su Angewandte Chemie. La tecnologia prevede un chip di silicio ricoperto di nanopilastri la cui "appiccicosità" deriva dall'interazione tra i nanopilastri e le nanostrutture sui CTC noti come microvilli, creando un effetto molto simile alla parte superiore e inferiore del velcro.
Il nuovo, il dispositivo di seconda generazione aggiunge un canale microfluidico sovrapposto per creare un percorso del flusso del fluido che aumenta la miscelazione. Oltre all'effetto simile al velcro dei nanopilastri, la miscelazione prodotta dall'architettura del canale microfluidico fa sì che le CTC abbiano un contatto maggiore con il pavimento ricoperto di nanopilastri, migliorando ulteriormente l'efficienza del dispositivo.
"Il dispositivo è caratterizzato da un flusso elevato dei campioni di sangue, che viaggiano a velocità maggiore (fulminea), ", ha affermato l'autore senior dello studio, il dott. Hsian-Rong Tseng, professore associato di farmacologia molecolare e medica presso l'UCLA Crump Institute for Molecular Imaging e il California NanoSystems Institute presso l'UCLA.
"Le cellule rimbalzano su e giù all'interno del canale e vengono sbattute contro la superficie e vengono catturate, " ha spiegato il dottor Clifton Shen, un altro autore dello studio.
I vantaggi del nuovo dispositivo sono significativi. Il tasso di acquisizione CTC è molto più alto, e il dispositivo è più facile da maneggiare rispetto alla sua controparte di prima generazione. Dispone inoltre di un più user-friendly, interfaccia semiautomatica che migliora il funzionamento puramente manuale del dispositivo precedente.
"Questa nuova tecnologia CTC ha il potenziale per essere un nuovo potente strumento per i ricercatori sul cancro, consentendo loro di studiare l'evoluzione del cancro confrontando le CTC con il tumore primario e le metastasi a distanza che sono più spesso letali, " ha detto il dottor Kumaran Duraiswamy, un laureato della UCLA Anderson School of Management che è stato coinvolto nel progetto mentre era a scuola. "Quando raggiungerà la clinica in futuro, questa tecnologia di analisi CTC potrebbe aiutare a portare un trattamento e una gestione del cancro veramente personalizzati".
