Красноярские ученые разработали конструкцию миниатюрного проточного чипа с днк-аптамерами для выявления опухолевых клеток в крови. Устройство может стать важным инструментом для ранней диагностики различных видов рака.Результаты исследования опубликованы в Журнале Сибирского федерального университета.
Быстрое обнаружение рака — серьезный вызов для современной медицины. Один из способов его решения — создание биосенсоров для ранней диагностики заболевания путем обнаружения циркулирующих опухолевых клеток — клеток опухоли, которые распространяются по организму через кровь и лимфу и являются важным компонентом метастатического процесса, поскольку могут давать начало новым метастазам.
Микрофлюидный чип
Ученые Красноярского научного центра СО РАН и Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого разработали микрофлюидный чип на основе аптамеров, который в перспективе может использоваться для обнаружения циркулирующих опухолевых клеток. Это изобретение может упростить и улучшить раннюю диагностику рака.
Микрофлюидные чипы традиционно используются для сортировки и отбора здоровых клеток при ЭКО. Однако ученые из Красноярска решили применить этот подход для обнаружения опухолевых клеток в кровотоке. Они разработали чип из двух пластин термопластика полиметилметакрилата. Этот материал обладает прозрачностью, биосовместимостью и простотой модификации, а также хорошо изучен для возможности массового производства.
Установка для осаждения опухолевых клеток на чипе
Внутри устройства имеется реакционная камера в виде змеевидного канала шириной 1,5 миллиметра и длиной около 18 миллиметров. Внутри камеры закреплены аптамеры — небольшие одноцепочечные молекулы ДНК или РНК, или, как их часто называют, «синтетические антитела». Чип работает следующим образом: опухолевые клетки попадают в реакционную камеру, где они взаимодействуют с аптамерами и «садятся» на стенки камеры.
Работа чипа была протестирована на модельной культуре клеток рака молочной железы. Опухолевые клетки начинали стабильно прикрепляться к поверхности, покрытой аптамерами при скорости потока менее 2 микролитров в минуту. Они удерживались достаточно прочно и не отрывались от поверхности канала даже при повышении скорости потока до 200 микролитров в минуту. Исследователи считают, что в случае дальнейшего развития устройство может стать важным инструментом для ранней диагностики онкологических заболеваний.
Кирилл Лукьяненко
Мы разработали микрофлюидную оптическую систему на основе аптамеров, которая может быть использована для обнаружения циркулирующих опухолевых клеток. К плюсам оптических аптасенсоров относится упрощенная технология производства и низкая стоимость. В перспективе надо уменьшить высоту канала для увеличения вероятности контакта клеток с поверхностью чипа, разработать метод оценки эффективности связывания раковых клеток и провести эксперименты на образцах крови онкологических пациентов для выявления в них циркулирующих опухолевых клеток. Эти работы планируем проводить в том числе в сотрудничестве с нашими коллегами из Международного исследовательского института интеллектуальных материалов Южного федерального университета. Разработанная оптическая тест-система на основе аптамеров может быть использована для диагностики различных видов опухолей, не ограничиваясь раком молочной железы. В перспективе возможно создание системы с несколькими зонами, в которых будут размещены аптамеры для разных видов рака. Таким образом, будет достигнута дифференцированная диагностика опухолевых заболеваний.
- Кирилл Лукьяненко, научный сотрудник Лаборатории цифровых управляемых лекарств и тераностики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
Изображение на обложке: микрофлюидный чип для фиксации опухолевых клеток, проходящих в потоке через чип. Фотографии Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН
