Команда сообщила о своих результатах в исследовании, опубликованном в Cancer Research .
Их работа направлена на решение давней проблемы в области исследований рака: ученым было трудно найти биологические маркеры для универсальной идентификации и отбора наиболее агрессивных клеток в опухолях. Это исследование может предоставить столь необходимый физический маркер, который идентифицирует метастатические клетки в гетерогенной популяции опухолевых клеток.
«Это новое устройство может стать первым шагом к более точной оценке вероятности рецидива опухоли», — сказал Адам Энглер, профессор биоинженерии в Школе инженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Пациенты с небольшим количеством этих агрессивных клеток, которые находятся в состоянии покоя в окружающей их ткани, могут с меньшей вероятностью увидеть, что опухоль вновь появится через 5, 10 или 20 лет». Энглер отметил, что, зная риск пациента, последующее лечение может быть лучше адаптировано к больному.
Устройство, созданное командой Энглера, состоит из микрофлюидной камеры, покрытой адгезивным белком. Раковые клетки помещаются в камеру, и после того, как они прилипают, жидкость проталкивается, чтобы отделить клетки. Чем быстрее движется жидкость, тем выше напряжение сдвига, которое испытывают клетки. Команда может выделить клетки, которые отделяются при определенных напряжениях сдвига, и проанализировать их. Клетки, собранные при более низком напряжении сдвига, слабо прилипают, а клетки, собранные при более высоких напряжениях сдвига, сильно прилипают.
Их анализ привел команду к другому критическому открытию: слабосвязанные клетки имеют уникальную генетическую сигнатуру, которая идентифицирует их и позволяет им мигрировать и быстрее проникать. Сравнивая эту подпись с тысячами пациентов в базе данных Атласа генома рака (TCGA), исследователи обнаружили, что у пациентов с опухолями с высоким уровнем этой «слабо прилипающей сигнатуры», рецидив опухоли возникал раньше и чаще.
Основываясь на этих результатах, Энглер и его команда надеются «прокачать» опухоли слабо прилипшими клетками, чтобы увидеть, действительно ли они метастазируют быстрее и чаще.
«Если наша модель на мышах покажет, что эти клетки действительно сокращают время выживания без рака, это проложит путь к существенным прогностическим исследованиям на людях с такими видами солидных опухолей», — сказал первый автор Пранджали Бери, доктор биологических наук, студент в лаборатории Энглера. Бери также отметил, что почти любая солидная опухоль должна демонстрировать этот физический маркер, и команда до сих пор тестировала клетки опухолей молочной железы, предстательной железы и легких.
Жидкость проталкивается, чтобы отделить раковые клетки от микрофлюидной камеры. Более медленный поток жидкости выталкивает меньше липких раковых клеток, которые можно собирать отдельно от более липких клеток.
В будущем команда надеется, что клиницисты будут использовать это микрофлюидное устройство для изучения биопсии опухоли, чтобы оценить вероятность метастазирования и скорректировать лечение на более ранних стадиях заболевания.
Клинический сотрудник Энглера, доктор Энн Уоллес, директор Центра комплексного лечения заболеваний молочной железы в UC San Diego Health, который предоставит образцы пациентов для последующих исследований, согласился и подтвердил этот подход. «Многие виды рака, которые мы наблюдаем в клинике, такие как рак протоков in situ или DCIS, остаются неактивными в течение многих лет. Мы почти не можем предсказать, у кого из пациентов рак повторится», — отметила она.