Mičigano universiteto mokslininkai sukūrė būdą, kaip aptikti cirkuliuojančias naviko ląsteles kasos vėžiu ir plaučių vėžiu sergančių pacientų kraujyje.
Tyrimas paskelbtas m Biojutikliai ir bioelektronika.
Kai augliai vystosi, jie išmeta ląsteles į kraują. Nors šių cirkuliuojančių naviko ląstelių yra daug daugiau nei milijonai kitų kraujo ląstelių, ankstyvas jų nustatymas gali pagerinti gydymo rezultatus.
Pavyzdžiui, kasos vėžys turi prastą prognozę, nes iki to momento, kai jis aptinkamas, gydyti jau per vėlu. Be to, plaučių vėžio aptikimo dažnis, ypač jei jis pasikartoja po gydymo, taip pat yra prastas.
Dabartiniai cirkuliuojančių naviko ląstelių aptikimo metodai apima specifinių baltymų žymėjimą naviko ląstelių paviršiuje fluorescenciniais dažais. Tada šias nudažytas ląsteles galima lengvai aptikti kraujo mėginiuose.
Tačiau yra keletas trūkumų. Kai kurių ląstelių paviršiuje tų baltymų gali nebūti, todėl jų galima praleisti. Taikant metodus taip pat trūksta vertingos informacijos apie tai, kas vyksta vėžio ląstelėse.
„Šie esami metodai paprastai apima metodus, kurie baigia žudyti vėžines ląsteles, taip neleidžiant mums panaudoti šių ląstelių tolesniam tyrimui”, – sakė chemijos inžinerijos profesorė Sunitha Nagrath.
„Supratome, kad mums reikia alternatyvaus būdo identifikuoti cirkuliuojančias naviko ląsteles, kol jos gyvos.
Norėdami tai padaryti, mokslininkai kreipėsi į biolazerius.
Nors šis metodas vis dar apima vėžio ląstelių dažymą dažais, jis jų nežudo ir, užuot priklausę nuo baltymų, esančių ląstelių paviršiuje, mokslininkai gali nudažyti kažką, kas yra neatsiejama nuo visų ląstelių – jų branduolį.
Naudodami kraujo mėginius iš pacientų, sergančių kasos vėžiu, mokslininkai pirmiausia perleido visas ląsteles per apskritą labirintą, vadinamą labirintu, kuris iš anksto atskyrė cirkuliuojančias naviko ląsteles, kurios yra šiek tiek didesnės nei kiti baltieji kraujo kūneliai.
„Tai tarsi važiavimas dviračiu ir sunkvežimiu posūkyje – jėgos, kurias patiriate, yra labai skirtingos. Dėl to didesnės naviko ląstelės sutelktos į kitą vietą, palyginti su mažesniais baltaisiais kraujo kūneliais”, – sakė Nagrathas.
Tada jie įsprausė naviko ląsteles tarp dviejų veidrodžių ir po vieną ląstelę apšvietė sužadinimo lazeriu.
Kai sužadinimas yra pakankamai stiprus, ląstelės turi lazerio spinduliuotę ir yra vadinamos ląstelių lazeriais.
„Ląstelių lazerio spinduliuotė yra daug stipresnė nei tai, ką gauname naudojant tradicinius fluorescencinius metodus”, – sakė Xudongas (Shermanas) Fanas, biomedicinos inžinerijos profesorius.
„Lazerio spinduliuotės vaizdai taip pat skiriasi; fluorescencinės emisijos atveju ląstelės atrodo kaip švytinčios sferos. Tačiau lazeriu galite pamatyti skirtingas formas, kurios suteikia informacijos apie tai, kaip DNR yra organizuota vėžio ląstelėse.”
Tačiau šie skirtumai yra subtilūs. Todėl tyrėjai pagalbos kreipėsi į mašininį mokymąsi.
Naudodami Deep Cell-Laser klasifikatoriaus modelį, jie galėjo tiksliai atrinkti kasos vėžio ląsteles 99% laiko. Modelis buvo toks efektyvus, kad nors jis buvo apmokytas naudojant kasos vėžio ląsteles, jis galėjo identifikuoti plaučių vėžio ląsteles nereikalaujant jokio papildomo mokymo.
„Nors yra keletas tyrimų grupių, dirbančių su biolazeriais, mes pirmieji jį panaudojome klinikiniams vėžio ir cirkuliuojančių naviko ląstelių tyrimams“, – sakė Fanas.
Einant į priekį, grupė yra suinteresuota sukurti įrenginį, kuris galėtų išskirti vėžines ląsteles po to, kai jos buvo aptiktos.
„Naudodami mūsų sistemą, jei norite surinkti cirkuliuojančias naviko ląsteles, turite nuimti viršutinį veidrodį, dėl kurio ląstelė gali judėti, o tada jūs neteksite jos pėdsakų“, – sakė Fanas.
„Mes norime sukurti sistemą, kurioje ląstelės po vieną judėtų per lazerio sužadinimo tašką, o tada pereitų per ląstelių rūšiavimo įrenginį, kuris padeda mums rūšiuoti ir surinkti ląsteles tolesnei analizei.”
Komanda taip pat planuoja naudoti ląstelių sukurtus šviesos modelius, kad geriau suprastų, kurie navikai yra agresyvesni ar atsparesni gydymui.
„Visos šios cirkuliuojančios ląstelės gali labai skirtis viena nuo kitos“, – sakė Nagrathas. „Būtų naudinga nustatyti, kaip agresyvios ląstelės keičiasi gydymo ciklų metu.”