Un dispozitiv nou ar putea fi folosit pentru diagnosticarea şi monitorizarea cancerului şi a altor afecţiuni. Separarea unui amestec complex de celule, cum sunt cele dintr-o probă de sânge, poate oferi informaţii valoroase pentru diagnosticarea unei boli.
Totuşi, trebuie să cauţi printre miliarde de alte celule ca să descoperi celule rare, precum cele tumorale, stem sau fetale. “Practic, cauţi un ac într-un car cu fân”, spune Sukant Mittal, absolvent al Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology (HST).
Mittal şi colegii săi de la MIT şi Massachusetts General Hospital (MGH) au demonstrat că un sistem microfluidic nou poate izola celulele-ţintă mult mai rapid decât dispozitivele existente. Tehnologia de acest fel ar putea fi folosită în aplicaţii precum diagnosticarea pe loc şi medicina personalizată.
Cercetătorii descriu rezultatele obţinute în numărul din 21 februarie al Biophysical Journal. Coautori ai articolului sunt Ian Wong, postdoctorand la MGH şi Harvard Medical School (HMS), William Deen, profesor de inginerie chimică la MIT şi Mehmet Toner, profesor de inginerie biomedicală la MGH, HMS şi HST.
Cercetătorii au folosit mai multe tehnici de sortare a celulelor pe baza diferenţelor de mărime, densitate sau proprietăţi electrice. Totuşi, din moment ce caracteristicile fizice ale celulelor pot varia în mod semnificativ, aceste tehnici prezintă riscul de a separa greşit celulele, conducând la un diagnostic eronat. O modalitate mai exactă de izolare a celulelor este folosirea anticorpilor care se ataşează de molecule specifice aflate la suprafaţa celulelor vizate.
Totuşi, această abordare selectivă dă rezultate doar dacă celulele-ţintă vin în contact cu anticorpii concepuţi să le identifice, ceea ce este puţin probabil să se întâmple, având în vedere viteza relativ mare la care se mişcă celulele.
“Imaginează-ţi că te afli pe un pod, deasupra unui râu şi arunci o sticlă cu un mesaj în mijlocul apei”, spune Wong. “Dacă râul se mişcă foarte încet, te-ai gândi că la un moment dat sticla va devia, ajungând pe mal, de unde o va lua cineva. Dar dacă râul curge prea repede, atunci sticla este dusă la vale, fără a ajunge vreodată pe mal.”
Aceasta este problema pe care trebuie să o rezolve echipa, spune Wong. “Putem direcţiona sticla către mal, astfel încât să fie găsită?” Pentru a reuşi, cercetătorii de la MIT şi MGH şi-au proiectat dispozitivul astfel încât să dirijeze fluidul către partea de jos a canalului, aducând mai multe celule în contact cu anticorpii. Cheia noului concept este utilizarea unei membrane fine, cu pori de dimensiuni nanometrice, care separă două canale adiacente.
Celulele intră doar într-un canal, iar pe măsură ce trec prin el, fluidul este atras rapid către separatorul poros, aducând cu el celulele. Lichidul poate trece în celălalt canal, dar celulele nu pot. Odată ce au atins suprafaţa poroasă, ele încep să se rostogolească – suficient de încet pentru ca celulele-ţintă să fie identificate de către anticorpi, dar destul de repede pentru a menţine şi celelalte celule în mişcare. Un astfel de comportament de rostogolire este similar cu modul în care leucocitele sau celulele stem se îndreaptă, selectiv, către zonele cu infecţii sau răni ale corpului.
Shashi Murthy, profesor asociat de inginerie chimică la Northeastern University, spune că dispozitivul este simplu, dar foarte bine conceput. “În domeniul microfluidic, se lucrează foarte mult prin încercări şi erori”, spune Murthy, care nu a fost implicat în acest proiect. “Rareori vezi o analiză atât de profundă şi atât de bine întemeiată pe teorie.”
O potenţială aplicaţie pentru aceste dispozitive este izolarea celulelor canceroase din probele de sânge ale pacientului. Echipa lui Toner a arătat mai înainte că numărul de celule tumorale din fluxul sanguin este corelat cu reacţia la tratament a unui anumit pacient, sugerând potenţialul medicinei personalizate pentru pacienţii bolnavi de cancer.
“Va fi nevoie de validare şi testare considerabile înainte ca acest dispozitiv aflat în stadiu incipient să poată fi folosit în clinici”, spune Toner. “Cu toate acestea, noua abordare ar putea crea oportunităţi de diagnosticare şi terapie care nu sunt practicabile folosind tehnologiile existente.”
Traducere după: http://web.mit.edu/newsoffice/2012/faster-microfluidics-0222.html.
Traducerea: Maria Mihai
