Mikrofluidní zařízení zachycuje „semínka metastáz“ rakoviny slinivky

Slinivka břišní, umístěná mezi žaludkem a páteří, dohlíží na trávení a krevní cukr v těle. Je to také místo agresivní rakoviny zvané pankreatický duktální adenokarcinom nebo PDAC.

PDAC je nejběžnějším typem rakoviny slinivky břišní třetí hlavní příčina úmrtí na rakovinu v USA Je obtížné ji odhalit a vrací se asi v 70 % případů po léčbě. Pouze 13 % diagnostikovaných přežije déle než pět let.

Tým chirurgů, anesteziologů a inženýrů z University of Illinois Chicago studuje, jak lidokain, běžné lokální anestetikum, ovlivňuje buňky rakoviny slinivky břišní uvolněné do krevního řečiště během operace. Jejich nejnovější pokrok hodnotí metodu pro zachycení těchto darebných buněk a je publikován v časopise Laboratoř na čipu.

„Opravdu očekávám, že výsledky této studie mohou pomoci našim pacientům,“ řekla Dr. Gina Votta-Velis, profesorka anesteziologie UIC na College of Medicine a hlavní výzkumník. „Představa, že lidokain, který se používá k úlevě od bolesti více než 65 let, může zmírnit metastázy a příznivě ovlivnit výsledky pacientů je vysoce inovativní.“

Jak se šíří cirkulující nádorové buňky

Cirkulující nádorové buňky jsou rakovinné buňky, které se oddělí od nádoru – často během operace odstranění nádoru – a unikají do krevního řečiště. Pacienti s agresivnějšími cirkulujícími nádorovými buňkami v krvi mají horší prognózu a vyšší míru recidivy.

Votta-Velis řekl, že pacienti se před zahájením chemoterapie musí zotavit z operace. V tomto časovém okně mohou cirkulující nádorové buňky nebo CTC cestovat po celém těle a plodit nové nádory. Předběžné studie in-vitro však ukázaly, že lidokain může bránit buňkám v propuknutí zpět z krevního řečiště, místo toho je zachycuje, aby je náš imunitní systém přirozeně vyčistil.

„CTC jsou semena metastáz,“ řekla. „Pokud je dokážeme detekovat a snížit jejich agresivitu pomocí infuze lidokainu, můžeme snížit riziko metastatického procesu.“

Inovativní metody izolace rakovinných buněk

Protože cirkuluje nádorové buňky jsou vzácné, jejich izolace by mohla znamenat vytažení 30 až 40 buněk z miliard v našem krevním oběhu – stejně jako vytažení jehly z kupky sena. Proto se Votta-Velis spojila s Ianem Papautskym, Ianem Papautským, profesorem biomedicínského inženýrství na Vysoké škole inženýrství UIC Richard a Loan Hill. Specializuje se na mikrofluidiku: jak malé množství tekutin, jako je krev, protéká drobnými kanály.

Jeho příspěvkem k projektu je malé mikrofluidní zařízení vyrobené ze skla a plastu, měří jen několik palců na délku a obsahuje kanály jen širší než pramen vlasů. Zařízení izoluje rakovinné buňky ze vzorku krve pacienta na základě jejich velikosti – proces označovaný jako tekutá biopsie.

„CTC jsou obvykle větší než bílých krvinekkteré jsou větší než červené krvinky. Rakovinné buňky také bývají měkčí a tvarovatelnější,“ řekl Papautsky. „Když dáme krev do tohoto zařízení, můžeme odfiltrovat CTC, aniž bychom buňky upravili nebo poškodili.“

Porovnání nových a stávajících detekčních nástrojů

V roce 2019 Papautského tým prokázal, že tato metoda vybírá rakovinné buňky pomocí 93% přesnost. Tentokrát vědci porovnali Papautského metodu s komerčně dostupným nástrojem nazvaným EasySep, který odděluje buňky magneticky. Papautsky řekl, že magnetická separace může být drsná a někdy může zničit buňky, které se snaží zachytit.

Vědci testovali oba systémy – EasySep a jejich původní metodu – se vzorky krve pacientů s rakovinou slinivky. Zjistili, že Papautského metoda obnovila osmkrát více rakovinných buněk a zpracovala vzorky krve rychleji, za pouhých 20 minut.

„Úspěch metody je tak důležitý pro asymptomatické rakoviny, jako je rakovina slinivky břišní, kde odběr krve může být jediným způsobem, jak včas diagnostikovat,“ řekl Papautsky.

Důsledky pro budoucí léčbu rakoviny

Dr. Pier Giulianotti, spoluřešitel a vedoucí divize všeobecné, minimálně invazivní a robotické chirurgie na College of Medicine, řekl, že tento objev otevírá dveře nové generaci personalizované lékařské péče.

„Věda je založena na malých krůčcích,“ řekl Giulianotti, který je světově uznávaným odborníkem na chirurgickou léčbu malignit hepatobiliárního karcinomu slinivky břišní.

„A to je velmi dobrý krok. Většina zhoubných nádorů u lidí se šíří krevním řečištěm. Pochopení toho, jak se rakovinné buňky uvolňují do krevního řečiště, a schopnost řídit tento proces je velmi, velmi důležité.“

Mezi další výzkumníky UIC patří Celine Macaraniag, Ifra Khan, Alexandra Barabanova, Valentina Valle a Alain Borgeat. Jian Zhou z Rush University Medical Center je spoluautorem.