Una lastra di vetro con una rugosità su scala nanometrica potrebbe essere un modo semplice per gli scienziati di catturare e studiare le cellule tumorali circolanti che trasportano il cancro nel corpo attraverso il flusso sanguigno.

I ricercatori di ingegneria e medicina dell'Università del Michigan hanno ideato un tale assetto, che secondo loro sfrutta la spinta più forte delle cellule tumorali a stabilirsi e legarsi rispetto alle normali cellule del sangue.

Si ritiene che le cellule tumorali circolanti contribuiscano alla metastasi del cancro, il cupo processo della malattia che si diffonde dal suo sito originale a tessuti distanti. Gli esami del sangue che contano queste cellule possono aiutare i medici a prevedere quanto vivrà un paziente con un cancro diffuso.

Per quanto importanti siano le cellule naufragate, gli scienziati non ne sanno molto. sono rari, a circa uno per miliardo di cellule del sangue. E non sono tutti identici, anche se provengono dallo stesso tumore. Gli strumenti esistenti per isolarli catturano solo alcuni tipi di cellule, quelle che esprimono specifiche proteine ​​di superficie o sono più grandi delle normali cellule del sangue.

Per esempio, quello comunemente usato, Il sistema CellSearch approvato dalla FDA utilizza sfere magnetiche rivestite di anticorpi per cercare le cellule tumorali e legarsi a esse. Ma non tutte le cellule tumorali circolanti esprimono le proteine ​​riconosciute da questi anticorpi. È possibile che i più pericolosi, note come cellule staminali cancerose o cellule progenitrici, potrebbe aver perso quel cappotto rivelatore, eludendo così gli approcci che si basano sugli anticorpi.

I ricercatori affermano che il loro sistema potrebbe probabilmente intrappolare queste cellule staminali del cancro invisibile, un'impresa che nessun team di ricerca ha ancora compiuto.

"Il nostro sistema può catturare la maggior parte delle cellule tumorali circolanti indipendentemente dalle loro proteine ​​di superficie o dalle loro dimensioni fisiche, e questo potrebbe includere cellule progenitrici o iniziatrici del cancro, " disse Jianping Fu, assistente professore di ingegneria meccanica e ingegneria biomedica e autore senior di un articolo sulla tecnica pubblicato online in ACS Nano .

Fu e i suoi colleghi di ingegneria hanno collaborato con la dott.ssa Sofia Merajver, ricercatrice senior sul cancro della UM e clinica del cancro al seno, e il suo team. Questo gruppo multidisciplinare ritiene che mentre il dispositivo potrebbe un giorno migliorare la diagnosi e la prognosi del cancro, i suoi primi usi sarebbero per i ricercatori di isolare le cellule tumorali circolanti vive da campioni di sangue e studiarne le proprietà biologiche e fisiche.

"Comprendere il comportamento fisico e la natura di queste cellule tumorali circolanti ci aiuterà sicuramente a capire meglio una delle domande più difficili nella biologia del cancro:la cascata metastatica, questo è, come si diffonde la malattia, " Fu ha detto. "Il nostro sistema potrebbe fornire un modo efficiente e potente per catturare le cellule tumorali circolanti vive e usarle come surrogato per studiare il processo metastatico".

Ma catturandoli, impegnativo come si è dimostrato, è solo l'inizio, disse Merajver, che ha trascorso gli ultimi 18 anni a studiare la segnalazione cellulare e le proprietà fisiche delle cellule cancerose altamente aggressive.

"L'applicazione della biologia integrativa è necessaria per mettere insieme la storia di come queste cellule si comportano in tempo per ottenere metastasi di successo e quindi scoprire le vie per sopprimere questo sviluppo mortale, " Merajver ha detto. "La nostra collaborazione con il laboratorio Fu esemplifica l'innovazione necessaria per la guerra contro il cancro:team di scienza dal laboratorio fino alla clinica".

Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica di microfabbricazione standard e poco costosa chiamata "incisione ionica reattiva" per irruvidire i vetrini con una risoluzione su scala nanometrica. Quindi, hanno addizionato diversi campioni di sangue con cellule cancerose derivate dal seno umano, tessuti cervicali e prostatici. Quando hanno versato i campioni sulle lastre di vetro, le superfici di vetro nanoruvido hanno catturato in media dall'88 percento al 95 percento delle cellule tumorali.

Fu suggerisce perché.

"Le cellule del sangue sono intrinsecamente fluttuanti, " Fu ha detto. "Le cellule tumorali, comprese le cellule tumorali circolanti derivate da tumori solidi, sono presumibilmente cellule aderenti. Possono sfuggire al tumore primario mantenendo determinate proprietà di adesione che consentono loro di attaccarsi e stabilire un altro tumore".

In altri studi, i ricercatori hanno notato che le cellule tumorali circolanti tendono ad aderire a superfici ruvide. Ma le superfici ruvide in quegli studi erano ricoperte di anticorpi di cattura. Queste nuove superfici nanoruvide non richiedono anticorpi di cattura.

"Il nostro metodo presenta un miglioramento significativo in quanto può essere applicato in linea di principio a qualsiasi cellula cancerosa proveniente da tumori solidi, " disse Fu.

Il documento è intitolato "Superfici nanoruvide per una cattura efficiente delle cellule tumorali circolanti senza l'uso di anticorpi di cattura". L'università sta perseguendo la protezione del brevetto per la proprietà intellettuale e sta cercando partner di commercializzazione per aiutare a portare la tecnologia sul mercato.