«Ловит раковые клетки за 20 минут»: Ростовские ученые создали микрочип для поиска метастазов по анализу крови
Ростове разработали микрочип из панцирей крабов для ранней диагностики рака.
Фото: ЛЕНЦ Мария | Архив КП.
Ученые Южного федерального университета вместе с коллегами из Красноярска и Индии придумали, как вовремя перехватить развитие рака. Они создали миниатюрный чип, который всего за 20 минут находит в обычной пробе крови единичные опухолевые клетки. Именно такие и разносятся по организму, вызывая смертельно опасные метастазы.
Иголка в стоге сена
Как объясняют исследователи, главная причина высокой смертности от онкологии — это метастазы, или вторичные опухоли. Они появляются, когда от основного новообразования отрываются отдельные клетки. С потоком крови или лимфы те путешествуют по организму и закрепляются в здоровых тканях.
Увидеть этот процесс в самом начале невероятно трудно. Ведь на миллиарды обычных клеток крови приходятся буквально единицы таких опасных «предвестников». По словам специалистов, из-за бессимптомного течения и ошибок при обследованиях в 43% случаев врачи пропускают начало этого процесса.
- Поэтому «сеть» для ловли таких клеток должна быть очень избирательной именно к злокачественным образованиям и при этом не повреждать их при поимке, — объясняет один из авторов исследования, заместитель директора Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ Александр Гуда. —
Сейчас ростовский чип настроен на поиск рака молочной железы.
Фото: Анатолий ЖДАНОВ.
По его словам, сейчас в клиниках применяют редкий и дорогой метод — проточную цитометрию, либо назначают МРТ и КТ. Но для этого нужна сложная аппаратура и особые специалисты. А вот другие процедуры, вроде бронхоскопии или прокола грудной клетки, доставляют пациентам сильную боль и все равно не всегда дают точный ответ. Существующие же лабораторные ловушки требуют ручной работы: сотрудник переносит пойманные клетки пипетками в другие пробирки, из-за чего образцы часто теряются, прилипают к стенкам или погибают.
Хитроумный капкан
Решить эту проблему взялась международная команда под руководством старшего научного сотрудника ЮФУ из Индии Нутан Шуклы. Ученые создали специальный микрофлюидный чип размером с обычную монету. Внутри него спрятан тончайший спиральный канал.
- Мне нравится решать практические задачи, — рассказывает Нутан Шукла. — Эти редкие клетки дают ценную информацию о развитии болезни, но выловить их среди миллионов до сих пор было очень сложно. Я смогла объединить материаловедение и микрофлюидику. Мы создали спиральный микроканал, который и помог воплотить идею в жизнь.
Чип можно настроить на разные виды рака.
Фото: Алексей БУЛАТОВ.
Принцип работы устройства напоминает хитроумный капкан. Спиральная форма канала заставляет кровь течь так, чтобы каждая клетка максимально соприкасалась со стенками прибора.
- Стенки канала выстланы пленкой на основе хитозана — природного полимера из панцирей ракообразных, на которую «посажены» молекулы-ловушки, — продолжает Александр Гуда. — Это фолиевая кислота и синтетические фрагменты ДНК — аптамеры, которые намертво цепляются именно за раковые клетки. Кровь проходит через лабиринт, опухолевые клетки прилипают к стенкам, а все остальное уходит дальше. В итоге за 20 минут из нескольких миллилитров крови удается поймать тех самых редких «вестников» будущих метастазов. А врач получает возможность следить за болезнью по обычному анализу крови.
Секрет в том, что на поверхности раковых клеток гораздо больше рецепторов фолиевой кислоты, чем у здоровых. Поэтому биопленка безошибочно притягивает именно их.
На 3D-принтере - за 45 минут
Сейчас ростовский чип настроен на поиск рака молочной железы — самого распространенного вида онкологии среди женщин. Испытания на образцах крови больных уже показали отличные результаты. Прибор перехватывает от 80 до 91 процентов опасных клеток и не дает ложных срабатываний на крови здоровых доноров. При этом больше 95 % пойманных клеток остаются целыми и живыми. Это критически важно для врачей: живую клетку можно изучить на молекулярном уровне и подобрать лекарство, которое ударит точно в цель.
Принцип работы устройства напоминает хитроумный капкан.
Фото: Ксения ТИМОФЕЕВА.
- Наше решение более доступное и с экономической, и с технологической точки зрения, — отмечает Александр Гуда. — Один такой чип можно напечатать на 3D-принтере примерно за 45 минут, а внутреннюю «начинку» легко поменять и настроить под конкретный вид рака.
Сейчас специалисты в Ростове совершенствуют форму микроканалов, а их красноярские коллеги делают молекулы-ловушки еще более цепкими.
- В будущем наша платформа может стать одноразовым картриджем для компактных приборов по обработке крови, — добавляет Нутан Шукла. — Наша главная цель — сделать контроль за онкологией простым и безболезненным, а лечение — индивидуальным для каждого пациента.
Подпишись на нас в MAX и Telegram
Стенки канала выстланы пленкой на основе хитозана.
Фото: Иван МАКЕЕВ.
Читайте также
Ростовские ученые разработали метод диагностики рака с помощью искусственного интеллекта