Китайские ученые разработали устройство, способное удалять из крови оторвавшиеся опухолевые клетки, которые циркулируют по организму и могут приводить к метастазам. Об этом сообщается в новом исследовании, опубликованном в научном журнале Microsystems & Nanoengineering (M&N).
Ученые из Шанхайского университета Цзяо Тун назвали разработку «системой черной дыры»: насос забирает кровь из левой сонной артерии и прогоняет ее через внешний микрофлюидный резервуар, сконструированный так, чтобы избирательно захватывать циркулирующие опухолевые клетки. После прохождения через резервуар кровь возвращается в организм через правую яремную вену. Клетки опухоли захватываются с помощью антител, нацеленных на EpCAM — поверхностный белок, широко представленный на раковых клетках, но отсутствующий у нормальных компонентов крови.
Метастазы — ведущая причина летальных исходов от рака в мире: на них приходится более 90% случаев. «Ключевым элементом» метастазирования является распространение циркулирующих опухолевых клеток после того, как они отрываются от первичного очага или вторичного поражения. Сейчас такие клетки используют в жидких биопсиях для отслеживания прогресса и лечения некоторых видов рака.
В экспериментах с человеческими клетками рака груди резервуар показал эффективность захвата выше 99% при низкой скорости потока, которая оставалась на уровне около 95% при увеличении скорости до 1,2 мл в час. Исследователи также проверили захват для нескольких линий раковых клеток с тем же поверхностным белком, включая рак легких и простаты.
Затем систему протестировали на мышах с опухолями груди. После обнаружения циркулирующих опухолевых клеток в периферической крови животных хирургически удалили опухоли и разделили мышей на четыре группы: без дополнительной терапии, только с химиотерапией, только с «черной дырой» и с комбинацией обоих методов. По данным статьи, комбинированное лечение показало высокую эффективность за четыре недели наблюдения: 50% выживаемости и снижение общей частоты рецидивов опухоли на 16,7%. Все мыши в группе без лечения не выжили, а в каждой из групп с монотерапией выживаемость к 28-му дню составила 20%. Анализ не выявил явной токсичности в органах мышей, что говорит о биосовместимости системы.
«В целом эти результаты позволяют предположить, что система черной дыры, особенно в сочетании с паклитакселом, эффективно задерживает рецидив опухоли, подавляет метастазирование и продлевает выживание в модели рака груди после операции», — пишут авторы. По их словам, система применима к клеточным линиям, экспрессирующим EpCAM, включая рак груди, легких, толстой кишки и желудка; резервуар можно модифицировать и для захвата других мембранных белков-маркеров.
Исследователи оговариваются, что работа является прежде всего доказательством концепции: перед клиническим применением предстоит масштабировать систему для обработки больших объемов крови при более высоких скоростях потока, а также обеспечить многократные сеансы удаления клеток, а не однократные, как у мышей. Сейчас ученые работают над расширением экспериментов на более крупных крысиных моделях.
Ранее сообщалось, что найден способ избежать подавления иммунитета при лечении рака.