Kræftdetektionsteknologier på mikrofluidchips

Når du hører ordet kræft, fremkalder det triste følelser. De fleste patienter tror, ​​at hvis de har det, har de mindre chancer for at overleve, og det er starten på en nedtælling til døden. De fleste kender kun til de mest almindelige behandlinger såsom – kemoterapi, som bruger medicin til at dræbe kræftceller, stråling, som bruges til at ødelægge kræftceller og beskadige kræftcellers DNA for at stoppe med at dele sig og vokse, og kirurgi, som fjerner kræftvævet. De forestiller sig at tabe hår og være på hospitalet i uger eller endda måneder. Men hvad er kræft egentlig? Er der en kur? Hvad er chancen for at overleve?

Ifølge Canadian Cancer Society starter alle typer kræft i vores celler. Vi har masser af celler, faktisk trillioner af celler, som grupperede sig for at danne væv og organer såsom muskler, knogler, lunger, lever og andre. Inde i hver celle giver vores gener instruktioner til cellen om, hvornår den skal vokse, arbejde, dele sig og endda dø. Vores celler følger disse instruktioner for at holde os sunde. Men når instruktioner blandes sammen, vokser og deler vores celler sig uden kontrol. Når den unormale celle vokser og deler sig, kan de danne en klump kaldet en tumor. Tumorer kan klassificeres som ikke-kræftfremkaldende, som forbliver ét sted og ikke spredes. Eller som kræft og vokse ind i nærliggende væv og spredes til andre dele af kroppen.

Cancer.ca forskere vurderede, at der ville være 233,900 nye kræfttilfælde og 85,100 kræftdødsfald i Canada i 2022. Canadas statistik registrerer antallet af dødsfald i hele Canada - og de store sygdomme, som canadierne dør af. De vigtigste dødsårsager omfatter kræft (28.2 %), hjertesygdomme (18.5 %) og andre (29.4 %).  Cancer.ca rådgive, at jo tidligere kræft er diagnosticeret og behandlet, jo bedre er resultatet. Så tidlig opdagelse er afgørende for håndtering og behandling af kræft.

Metoder til tidlig opdagelse er også kendt som "kræftscreening". Det betyder, at finde kræftceller eller væv, selv i fravær af symptomer og metoder, kan omfatte årlige mammografier, celleprøver og koloskopier, som potentielt kan opdage tidlige former for bryst-, livmoderhals- og tyktarmskræft. Nyere metoder såsom genetisk testning, flydende biopsitest, forbedrede billeddannelsesteknikker og prædiktive analyser baseret på data og specifikke høje populationer er nu tilgængelige og vinder frem.

Selvom de ovennævnte teknologier til tidlig opdagelse er gode, tror jeg, at det ville være endnu bedre, hvis vi kunne opdage kræft ved hjælp af simple og brugervenlige apparater, der ligner glukosemålere til overvågning af blodsukkerniveauet. Patienter kunne bruge enheden i hjemmet, på lægekontoret eller på hospitalet. Fordi det er enkelt, kan det også være billigt nok til at alle kan bruge det.

En gruppe universitetsforskere i USA udviklede en enhed, der kan isolere individuelle kræftceller fra en patients blodprøve ved hjælp af en ny mikrofluidisk chip, der adskiller kræftceller fra fuldblod eller minimalt fortyndet blod. Forskerne bemærker, at de nuværende metoder til at opdage kræftceller, der cirkulerer i blodet, er dyre og er uden for rækkevidde af mange forskningslaboratorier eller hospitaler. Ifølge dem er den nye mikrofluidiske enhed billig, og fordi den ikke kræver mange præparater eller fortynding, er den hurtig og nem at bruge. Deres enhed adskiller forskellige celletyper, der findes i blod, efter deres størrelse. De rapporterer, at det ikke er nogen let opgave at isolere cirkulerende tumorceller fra blodet, da cellerne er til stede i ekstremt små mængder. For mange kræftformer er cirkulerende celler til stede i niveauer tæt på én pr. 1 milliard blodceller.

Forskerne brugte mikrofluidisk teknologi som et alternativ til traditionelle metoder til celledetektering i væsker. Disse enheder bruger enten markører til at fange målrettede celler, når de flyder forbi, eller de udnytter de fysiske egenskaber af målrettede celler - hovedsageligt størrelse - for at adskille dem fra andre celler, der er til stede i væsker.

Deres enhed kan anvendes ikke kun til isolering af cirkulerende tumorceller (CTC'er), men også til molekylær diagnostik for RNA og DNA, undersøgelse af tumorbiologi i mikrofluidiske kanaler og til screeninger med høj gennemstrømning såsom cellearray til lægemiddelscreening, blodproteindetektion og enkeltcelleindfangning.

Hvilke mikrofluidteknologier bruges i øjeblikket til tidlig påvisning og diagnostik af kræft? Følgende er de lovende teknikker, der er citeret i forskellige undersøgelser.

1. Isolering, indfangning og identifikation af cirkulerende tumorceller (CTC)
2. DNA mikro array
3. Cellemønstre på mikrofluidchips
4. Påvisning af kræftceller ved magnetisk aflejringsanalyse
5. Cellesortering ved optisk kraft
6. Kapillærelektroforese til påvisning af kræftrelaterede mutationer
7. Kræftcellemigration på chip-bevægelse af kræftceller
8. Mikrofluidcellebaserede assays med høj kapacitet
9. Live cell assay på chip
10. Multiplex påvisning af cancerbiomarkører
11. Dråbemikrofluidik til enkeltcellescreeninger
12. Enkeltcelle-arrays til lægemiddelscreening
13. Langsigtet on-chip cellekultur
14. På chip-studie af cancercellebiologi

Til dato er de fleste kræftdetektionsteknologier, der anvender mikrofluidchips, stadig i forskningsstadiet på universiteter og forskningsinstitutioner. En række virksomheder i den tidlige fase er begyndt at dukke op og laver prototyper. Andre er i klinisk afprøvning. Selvom der er et stort potentiale for tidlig opdagelse af kræft, er der nogle iboende udfordringer under produktudviklingen. Forhindringer for vellykket kommercialisering er omkostningerne ved udvikling, tekniske problemer med at oversætte assays til mikrofluidchips, repeterbarhed af enhedsprodukter og problemer med opskalering af produktion.

På en positiv bemærkning kan disse udfordringer overvindes i løbet af et spørgsmål om tid. I den nærmeste fremtid er mikrofluidisk udstyr til tidlig kræftopdagelse en stor gevinst for menneskeheden i kampen mod sygdommen sammen med de andre behandlinger og terapier, der er tilgængelige i øjeblikket.

Reference:

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190225145635.htm
https://cancer.ca/en/cancer-information/what-is-cancer/how-cancer-starts-grows-and-spreads
https://cancer.ca/en/research/cancer-statistics/cancer-statistics-at-a-glance
https://www150.statcan.gc.ca/t1/tbl1/en/tv.action?pid=1310039401

Lorenzo Gutierrez er den StarFish Medical Microfluidics Manager. Lorenzo har stor erfaring med at oversætte point of care-assays til mikrofluidiske patroner. Hans mikrofluidikportefølje omfatter udvikling af et polyvalensinstrument til tidlig spædbørnsdiagnostik hos Chipcare.



• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Kilde: https://starfishmedical.com/blog/cancer-detection-technologies-on-microfluidic-chips/