FORSCHER AUS FÜHRENDEN INSTITUTIONEN ERKENNEN KREBSZELLEN MIT KLANGKRAFT

Im Jahr 1869 wurden erstmals zirkulierende Tumorzellen (CTCs) bei einem Mann mit metastasierendem Krebs beobachtet. Damals wurde postuliert, dass im Blut gefundene Krebszellen aus einer Primärquelle stammen. Kürzlich wurde gezeigt, dass diese Theorie richtig ist und dass CTCs von primären Orten abbrechen und durch den Blutkreislauf zirkulieren. Dies führt im Wesentlichen dazu, dass CTC-Samen oder -Sporen, die sich in anderen Organen ansiedeln (Metastasen), dem Körper Schaden zufügen.

Die Quantifizierung von CTCs kann eine mühsame Aufgabe sein, da eine 1-Milliliter-Blutprobe manchmal nur 1 bis 10 Krebszellen enthält. Der Nachweis dieser Zelltypen könnte für Ärzte eine große Hilfe sein, da sie die Wirksamkeit der Behandlung überwachen und das Metastasierungsrisiko analysieren können. Die Standard-Gewebebiopsie ist invasiv und bietet unzureichende diagnostische Informationen zum Risiko der Ausbreitung von Krebs und zum Fortschreiten der Krankheit.

FORSCHER AUS FÜHRENDEN INSTITUTIONEN ERKENNEN KREBSZELLEN MIT KLANGKRAFT

Jetzt hat ein Team von Wissenschaftlern aus drei führenden Institutionen, dem MIT, der Penn State University und der Carnegie Mellon University, eine neuartige Methode zur Isolierung und Abscheidung von Krebszellen mithilfe von Schallwellen verbessert. Die erste Version des Geräts war ausgesprochen langsam, aber die neue Version ist 20-mal schneller, was es zu einer praktikablen Option für die Blutentnahme für CTCs macht. Kürzlich hat das Team den Beweis für die Genauigkeit der tatsächlichen Patientenproben erbracht und die Fähigkeit der Methode hervorgehoben, abnormale Zellen auszusondern.

Andere Methoden zum Trennen und Isolieren von Zellen erfordern das Markieren von Chemikalien oder das Einwirken schädlicher mechanischer Kräfte. Dieses Gerät verwendet zwei Schallwandler, die sich auf gegenüberliegenden Seiten eines Mikrofluidikkanals befinden. Wenn sich die Schallwellen der Wandler treffen, bilden sie eine stehende Welle, die Druckknoten bildet. Wenn Zellen den Kanal passieren, interagieren sie mit den Wellen und werden zur Seite des Kanals geschoben, wo die Bewegungsentfernung direkt mit der Größe der Zelle und anderen Eigenschaften wie der Kompressibilität übereinstimmt.
 

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Die neue Version des Geräts weist eine Arbeitsflussrate auf, die etwa 20-mal schneller ist als die der alten Version, bei der die Trennung einer Standardprobe von 6 ml mehr als 50 Stunden dauerte. Dies wurde durch Testen und Ändern von Parametern des Geräts wie dem Neigungswinkel der Wandler erreicht.

Praktische Anwendungen

Mit dem neuen akustischen Gerät wurden Forschungsarbeiten durchgeführt, bei denen Proben einer Mischung von Krebszellen aus einem Labor verwendet wurden. Diese Tests zeigten eine Isolationsrate von 83 Prozent von Krebszellen in Proben, in denen nur ein CTC pro 100.000 weißen Blutkörperchen vorhanden war.

"Die Suche nach zirkulierenden Tumorzellen in einer Blutprobe ist wie die Suche nach einer Nadel im Heuhaufen", sagte Tony Jun Huang, Professor für Ingenieurwissenschaften und Mechanik. "Typischerweise sind die CTCs ungefähr eine von einer Milliarde Blutzellen in der Probe."

Erste Ergebnisse aus klinischen Tests von Blutproben von drei Brustkrebspatientinnen zeigten eine Isolierung von einer, acht und 59 Zellen. Das überraschende Ergebnis einer Zelle stammte von einer Frau, die auf die Behandlung gut ansprach und daher weniger zirkulierende Tumorzellen aufwies.

"Mit weiteren Verbesserungen des Zelldurchsatzes könnte diese Arbeit ein nützliches neues Instrument sowohl für die Grundlagenforschung zum komplexen Thema zirkulierender Tumorzellen als auch für die klinische Beurteilung verschiedener Krebsarten darstellen", sagte Subra Suresh, Präsident der Carnegie Mellon University

https://www.youtube.com/watch?v=bSRjSFyBW4c
11.05.2015
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