Мониторинг раковой прогрессии

Ученые разработали автоматизированную систему визуализации для анализа изменений в опухолевых клетках, в небольших количествах присутствующих в крови. Они надеются, что такой анализ даст им в руки ключ к успешному лечению рака.

Считается, что одним из путей распространения рака и его метастазирования является отрыв клеток от первичной опухоли и циркуляция их в крови. Недавние исследования показали, что отслеживание уровней таких циркулирующих опухолевых клеток может помочь контролировать, насколько эффективно проводимое лечение. Но так как их концентрация в крови очень низка, ученые пытаются определить ее с клинически значимой точностью.

Три года назад биоинженер Мехмет Тонер (Mehmet Toner) и биолог-онколог Дэниель Хабер (Daniel Haber) из Гарвардского университета (Harvard University) сообщили о создании микрофлюидного чипа, отлавливающего такие клетки с большей скоростью, чем это позволяли сделать другие технологии. Чип имел достаточно высокое разрешение, чтобы подтвердить состоятельность концепции в лабораторных условиях, говорит постдокторант из лаборатории Хабера Шэннон Стотт (Shannon Stott), но анализ требовал сканирования тысяч изображений, полученных с помощью микроскопа – процесса, занимавшего около восьми часов в расчете на один образец, и поэтому не применимого для диагностики в клинических условиях.

В новой работе, экспериментальном исследовании больных раком предстательной железы, проводимом Стоттом и Шиамала Махесвараном (Shyamala Maheswaran) из Онкологического центра при Массачусетской больнице (Massachusetts General Hospital Cancer Center), исследователи протестировали автоматизированную систему визуализации. Помимо сокращения времени исследования более чем на 75% ученые смогли использовать визуализацию для анализа раковых клеток на разных этапах лечения – до и после хирургического удаления опухоли, а также во время проведения гормональной терапии. Результаты исследования опубликованы в Science Translational Medicine.

«Это очень хорошая исследовательская работа, действительно показывающая, какие виды анализов могут быть проведены у больных раком простаты», - говорит Клаус Пантель (Klaus Pantel), директор Института биологии рака Гамбургского университета (Institute of Cancer Biology at the University of Hamburg), Германия.

В новой системе используется то же устройство, что и в предыдущей работе ученых – микрофлюидный чип с антителами к белку, найденному на поверхности опухолевых клеток. Затем клетки обрабатываются антителами к простатическому специфическому антигену (ПСА), молекуле, специфичной для клеток рака простаты, и визуализируются с помощью флуоресцентного маркеры и маркера клеточного ядра. Хотя ученые использовали ПСА, система, по мнению Стотта, «полностью универсальна», и они уже начали ее тестирование на антителах к другим типам раковых клеток.

На рынке уже существует диагностический прибор, измеряющий концентрацию циркулирующих опухолевых клеток. Тестер под названием CellSearch одобрен U.S. Food and Drug Administration для метастатического рака молочной железы в 2004 году, но с тех пор получил «добро» и на использование при колоректальном раке и раке простаты.

Но гарвардская система более приспособлена для определения опухолевых клеток до начала метастазирования, когда их количество в крови значительно меньше, считает Элисон Эллан (Alison Allan), ученый-онколог из Университета Западного Онтарио (University of Western Ontario), использующая CellSearch. “Именно такие пациенты более всего выиграют от применения новой технологии, так как это поможет им получить лечение на более ранней стадии заболевания».

Кроме того, в отличие от CellSearch, гарвардская технология подсчитывает присутствующие клетки и определяет некоторые из их молекулярных особенностей. «Я думаю, это действительно будет важным шагом вперед в этой области», - говорит Эллан. «Молекулярные характеристики клеток могут многое рассказать нам об индивидуальных заболеваниях пациента».

Стотт надеется закончить доводку прибора в течение ближайших шести месяцев, после чего ученые передадут его в шесть других раковых центров для проведения широкомасштабных клинических испытаний. Кроме того, ученые работают над тем, чтобы сделать систему более удобной для врачей – все, что им нужно будет сделать, это поместить образец крови в прибор и нажать на кнопку «пуск».

Источник: Нанотехнологии в медицине и биологии