Ученые ЮФУ разработали устройство для выявления «предвестников» метастазов

Фото: пресс-служба ЮФУ

Новое устройство для обнаружения клеток раковых опухолей в крови разработали ученые ЮФУ в составе международного научного коллектива. С помощью нового чипа возможно обнаружить единичные циркулирующие опухолевые клетки, которые являются причиной появления метастазов в разных органах. Это важный результат, но пока — первый шаг. Впереди у разработки клинические испытания, и сейчас учёные продолжают её совершенствовать.

Вторичные опухоли — метастазы — образуются из-за отрыва единичных клеток первичного новообразования и попадания их в другие ткани с потоками крови или лимфы. Такие циркулирующие опухолевые клетки (ЦОК) очень редкие: на миллиарды клеток крови приходятся единичные «предвестники» метастазов, рассказали в Южном федеральном университете.

«Поэтому «сеть» для ловли ЦОК должна быть очень селективной именно к злокачественным клеткам и при этом не повреждать их при «поимке». Сейчас в клинической практике применяется достаточно редкий и дорогой метод, который требует сложной аппаратуры и квалифицированного персонала — проточная цитометрия, или же МРТ и КТ», — рассказал один из авторов исследования, заместитель директора Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Александр Гуда.

Ученые ЮФУ совместно с коллегами из Красноярского государственного медицинского университета, Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН, Красноярского краевого клинического онкологического диспансера и Панджабского университета (Чандигарх, Индия) разработали новое устройство, которое способно найти редких «предвестников» метастазов в нескольких миллилитрах крови пациента. Принцип работы нового чипа размером с монету — «вылавливание» раковых клеток за рецепторы фолиевой кислоты, которых у здоровых клеток значительно меньше.

«Стенки канала выстланы пленкой на основе природного полимера из панцирей ракообразных (хитозана), на которую «посажены» молекулы-ловушки. Это фолиевая кислота и синтетические фрагменты ДНК (аптамеры), которые, намертво цепляются именно за раковые клетки. Кровь проходит через лабиринт, раковые клетки прилипают к стенкам, а всё остальное уходит дальше. В итоге за 20 минут из нескольких миллилитров крови удается поймать те самые редкие «вестники» будущих метастазов и поймать их живыми. Врач получает возможность следить за болезнью по обычному анализу крови», — объяснил Александр Гуда.

В настоящее время устройство адаптировано для поиска клеток опухолей молочной железы — согласно экспериментам, оно позволяет вычислить 80–91 процент ЦОК и не дает ложноположительных результатов в крови здоровых пациентов. При этом более 95 процентов пойманных клеток оставались живыми и неповрежденными — это важно, поскольку живые клетки можно далее исследовать на молекулярном уровне, подчеркнули в ЮФУ.

«Для решения той же диагностической задачи применяют целый ряд иммуномагнитных и микрожидкостных решений, однако во многих системах пойманные клетки приходится вручную переносить в отдельный модуль для анализа, и они теряются и повреждаются. Наше решение — более доступное и с экономической, и с технологической точек зрения. Один чип можно напечатать на 3D-принтере примерно за 45 минут, а «начинку» подобрать под конкретный вид рака», — добавил ученый.

Полученные результаты являются только первым шагом перед клиническими испытаниями. В настоящее время ученые из Южного федерального университета продолжают разработку новых геометрий микрофлюидных устройств, а учёные из Красноярска работают над повышением селективности захватов клеток на основе аптамеров.

Работа выполнена в рамках стратегического технологического проекта ЮФУ «Ускоренное микро- и малотоннажное производство материалов» программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030»(нацпроект «Молодежь и дети») и при поддержке Министерства здравоохранения Российской Федерации и Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Результаты исследования представлены в журнале Microchemical Journal.