Nanotechnológiás eszköz keringő tumorsejtek kimutatására

A Lab on a Chip folyóiratban július 20-án jelent meg a Chiba University kutatóinak tanulmánya, amelyben nanotechnológiás módszerekkel olyan mikroszkopikus kúpokat (nanocones) fejlesztettek ki, amelyek alkalmasak lehetnek a vérben keringő tumorsejtek befogására, lehetővé téve a vérből történő diagnózist vagy az onkológiai kezelések eredményeinek nyomon követését.

A vérben keringő tumorsejtek (CTC; circulating tumor cells) olyan rákos sejtek, amelyek egy elsődleges daganatból szakadtak le. Ezek a daganatsejtek a véráramba kerülve más szervekbe is eljuthatnak, hogy másodlagos daganatokat, áttéteket okozzanak. Ezért a CTC-k vérből történő kimutatása és későbbi jellemzése óriási segítség lenne a különböző rákos megbetegedések klinikai diagnózisában és kezelésében. A CTC-k vérből történő hatékony befogása azonban nehéz kihívást jelent.

A mikro/nanogyártási technológiák fejlődésével, valamint az új fejlesztésű polimer alapú anyagok felhasználásával olyan mikrofluidikus rendszerek hozhatók létre, amelyek képesek kimutatni a CTC-ket. A legújabb kutatások eredményei azt mutatják, hogy az antitestek befogó molekulaként történő felhasználásával a CTC-k csapdába eshetnek a mikrofluidikus rendszerekben. De az antitestek beépítése a mikroméretű eszközök meghatározott területeire összetett kémiai reakciókat igényel, és jelentősen megdrágítja a CTC-ket érzékelő mikroeszközök előállítását.

A mostani fejlesztés célja pont ezért egy CTC-k kimutatására alkalmas költséghatékony mikrofluidikai eszköz létrehozása volt. A Masumi Yamada professzor vezette kutatócsoport olyan mikrokúpokat (microcones) fejlesztett ki, amelyek mérete hasonló az emberi sejtekhez. Kezdetben a kutatók polikarbonát lapkákat használtak a nanométeres mérettartományú mikrokúpokhoz, amelyeket termikus nanoimprint litográfiával (T-NIL), egy hőalapú gyártási technológiával körülbelül 30 mikrométeres, hatszögletű alakzatokba rendeztek. A legyártott PC-lemezkéket olyan antitestekkel vonták be, amelyek képesek befogni a rákos sejteket. A lemezkékben ezt követően mikrofluidikus csatornákat alakítottak ki.

A tesztek során a mikrofluidikus eszköz rendkívül szelektíven volt képes befogni a vérmintákban található emlőrákos (MCF-7) és tüdőrákos (A549) sejteket. Azokban az eszközökben, ahol a mikrokúpok tájolási szöge 15° vagy 30° volt, az MCF-7 sejtek befogási hatékonysága még nagy áramlási sebesség mellett is több mint 90% maradt, vagyis a mikrokúpok elrendezése kulcsfontosságú volt a mikrofluidikus eszköz érzékenységének fokozásában.

Végül, hogy kiemeljék az eszköz klinikai diagnosztikai képességét, a kutatók immunfestési vizsgálatot végeztek fluoreszcens festékek felhasználásával specifikus fehérjék kimutatására. Annak ellenére, hogy több reagenst használtak a sejtek fluoreszcens jelölésére, azt találták, hogy a rákos sejtek csapdában maradtak a mikrocsatornákban. Sőt, a fluoreszcens fény alatti megfigyelés során a befogott rákos sejteket könnyen meg lehetett különböztetni a normál sejtektől.

Yamada professzor így nyilatkozott: “Sokféle technológia létezik a rákos sejtek kimutatására, de régóta kihívást jelent a minimálisan invazív módszerekkel végzett nagy érzékenységű detektálás. Reméljük, hogy új mikrofluidikai rendszerünkkel már az egyszerű vérvizsgálatok is hasznosak lehetnek a rák korai diagnosztizálásában és kezelésében.”

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Detecting cancer cells in blood: Microfluidic device captures cancer cells with 90% efficiency

Enhancing cancer cell immunocapture on orientation-controlled nanoimprinted microcone arrays in microgap channels

Irodalmi hivatkozás:

Yuhei Saito et al, Enhancing cancer cell immunocapture on orientation-controlled nanoimprinted microcone arrays in microgap channels, Lab on a Chip (2025). DOI: 10.1039/D5LC00143A