Tecnologie di rilevamento del cancro su chip microfluidici

Quando senti la parola cancro, evoca sentimenti tristi. La maggior parte dei pazienti pensa che se ce l'hanno, hanno meno possibilità di sopravvivere ed è l'inizio di un conto alla rovescia per la morte. La maggior parte delle persone conosce solo i trattamenti più comuni come la chemioterapia, che utilizza farmaci per uccidere le cellule tumorali, le radiazioni che vengono utilizzate per distruggere le cellule tumorali e danneggiare il DNA delle cellule tumorali per interrompere la divisione e la crescita e la chirurgia che rimuove i tessuti tumorali. Immaginano di perdere i capelli e di essere in ospedale per settimane o addirittura mesi. Ma cos'è davvero il cancro? Esiste una cura? Qual è la possibilità di sopravvivenza?

Secondo la Canadian Cancer Society, tutti i tipi di cancro iniziano nelle nostre cellule. Abbiamo molte cellule, infatti, trilioni di cellule che si sono raggruppate per formare tessuti e organi come muscoli, ossa, polmoni, fegato e altri. All'interno di ogni cellula, i nostri geni forniscono istruzioni alla cellula su quando crescere, lavorare, dividersi e persino morire. Le nostre cellule seguono queste istruzioni per mantenerci in salute. Tuttavia, quando le istruzioni vengono confuse, le nostre cellule crescono e si dividono senza controllo. Quando la cellula anormale cresce e si divide, può formare un nodulo chiamato tumore. I tumori possono essere classificati come non cancerosi che rimangono in un posto e non si diffondono. O come cancerose e crescono nei tessuti vicini e si diffondono in altre parti del corpo.

Cancro.ca i ricercatori hanno stimato che ci sarebbero 233,900 nuovi casi di cancro e 85,100 decessi per cancro in Canada nel 2022 Statistics Canada registra il numero di decessi in tutto il Canada e le principali malattie di cui i canadesi stanno morendo. Le principali cause di morte includono cancro (28.2%), malattie cardiache (18.5%) e altre (29.4%).  Cancro.ca consigliare che, prima il cancro viene diagnosticato e trattato, migliore è il risultato. E così, la diagnosi precoce è fondamentale nella gestione e nel trattamento del cancro.

I metodi di diagnosi precoce sono anche noti come "screening del cancro". Ciò significa che trovare cellule o tessuti cancerosi anche in assenza di sintomi e metodi può includere mammografie annuali, pap test e colonscopie che possono potenzialmente rilevare forme precoci di cancro al seno, al collo dell'utero e al colon. Tuttavia, metodi più recenti come test genetici, test di biopsia liquida, tecniche di imaging migliorate e analisi predittive basate su dati e specifiche popolazioni elevate sono ora disponibili e stanno guadagnando terreno.

Anche se le tecnologie sopra menzionate per la diagnosi precoce sono buone, credo che sarebbe ancora meglio se potessimo rilevare il cancro utilizzando dispositivi semplici e facili da usare simili ai glucometri per monitorare il livello di zucchero nel sangue. I pazienti possono utilizzare il dispositivo a casa, in uno studio medico o in ospedale. Poiché è semplice, potrebbe anche essere abbastanza economico da essere utilizzato da tutti.

Un gruppo di ricercatori universitari negli Stati Uniti ha sviluppato un dispositivo in grado di isolare singole cellule tumorali dal campione di sangue di un paziente utilizzando un nuovo chip microfluidico che separa le cellule tumorali dal sangue intero o dal sangue minimamente diluito. I ricercatori osservano che gli attuali metodi per rilevare le cellule tumorali che circolano nel sangue sono costosi e fuori dalla portata di molti laboratori di ricerca o ospedali. Secondo loro, il nuovo dispositivo microfluidico è economico e poiché non richiede molte preparazioni o diluizioni dei campioni, è veloce e facile da usare. Il loro dispositivo separa vari tipi di cellule presenti nel sangue in base alle loro dimensioni. Riferiscono che l'isolamento delle cellule tumorali circolanti dal sangue non è un compito facile, poiché le cellule sono presenti in quantità estremamente ridotte. Per molti tumori, le cellule circolanti sono presenti a livelli vicini a uno per 1 miliardo di cellule del sangue.

I ricercatori hanno utilizzato le tecnologie microfluidiche come alternativa ai metodi tradizionali di rilevamento delle cellule nei fluidi. Questi dispositivi utilizzano marcatori per catturare le cellule mirate mentre galleggiano, oppure sfruttano le proprietà fisiche delle cellule mirate, principalmente le dimensioni, per separarle dalle altre cellule presenti nei fluidi.

Il loro dispositivo può essere applicato non solo per l'isolamento delle cellule tumorali circolanti (CTC) ma anche per la diagnostica molecolare per RNA e DNA, studio della biologia del tumore nei canali microfluidici e per screening ad alto rendimento come l'array cellulare per lo screening di farmaci, il rilevamento delle proteine ​​​​del sangue e cattura di una singola cellula.

Quali sono le tecnologie microfluidiche attualmente utilizzate per la diagnosi precoce e la diagnosi del cancro? Le seguenti sono le tecniche promettenti citate in diversi studi.

1. Isolamento, cattura e identificazione di cellule tumorali circolanti (CTC)
2. Microarray di DNA
3. Patterning cellulare su chip microfluidici
4. Rilevazione di cellule tumorali mediante analisi di deposizioni magnetiche
5. Cell sorting per forza ottica
6. Elettroforesi capillare per rilevare mutazioni correlate al cancro
7. Migrazione delle cellule tumorali sul movimento del chip delle cellule tumorali
8. Saggi basati su cellule microfluidiche ad alto rendimento
9. Test su cellule vive su chip
10. Rilevamento multiplex di biomarcatori del cancro
11. Microfluidica a goccioline per screening di singole cellule
12. Array a cella singola per screening farmacologico
13. Coltura cellulare su chip a lungo termine
14. Studio su chip della biologia delle cellule tumorali

Ad oggi, la maggior parte delle tecnologie di rilevamento del cancro che utilizzano chip microfluidici sono ancora in fase di ricerca presso università e istituti di ricerca. Un certo numero di aziende in fase iniziale hanno iniziato a emergere e stanno prototipando. Altri sono in sperimentazione clinica. Anche se esiste un enorme potenziale per la diagnosi precoce del cancro, ci sono alcune sfide intrinseche incontrate durante lo sviluppo del prodotto. Gli ostacoli alla commercializzazione di successo sono il costo dello sviluppo, i problemi tecnici nella traduzione dei test in chip microfluidici, la ripetibilità della produzione del dispositivo e i problemi nella produzione su larga scala.

Una nota positiva, queste sfide possono essere superate in una questione di tempo. Nel prossimo futuro, i dispositivi microfluidici per la diagnosi precoce del cancro sono una grande vittoria per l'umanità nella lotta contro la malattia insieme alle altre cure e terapie attualmente disponibili.

Riferimento:

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 è il Starfish medico Responsabile Microfluidica. Lorenzo ha una vasta esperienza nella traduzione di test point of care in cartucce microfluidica. Il suo portafoglio di microfluidica include lo sviluppo di uno strumento di polivalenza per la diagnosi precoce del neonato presso Chipcare.



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• Fonte: https://starfishmedical.com/blog/cancer-detection-technologies-on-microfluidic-chips/