Kankerdetectietechnologieën op microfluïdische chips

Als je het woord kanker hoort, roept dat verdrietige gevoelens op. De meeste patiënten denken dat als ze het hebben, ze minder kans hebben om te overleven en het is het begin van het aftellen naar de dood. De meeste mensen kennen alleen de meest gebruikelijke behandelingen, zoals chemotherapie, waarbij medicijnen worden gebruikt om kankercellen te doden, bestraling die wordt gebruikt om kankercellen te vernietigen en het DNA van kankercellen te beschadigen om te stoppen met delen en groeien, en operaties waarbij de kankerweefsels worden verwijderd. Ze stellen zich voor dat ze haar verliezen en weken of zelfs maanden in het ziekenhuis liggen. Maar wat is kanker eigenlijk? Is er een remedie? Wat is de overlevingskans?

Volgens de Canadian Cancer Society beginnen alle soorten kanker in onze cellen. We hebben heel veel cellen, in feite biljoenen cellen die zich groepeerden om weefsels en organen te vormen, zoals spieren, botten, longen, lever en andere. In elke cel geven onze genen instructies aan de cel over wanneer ze moeten groeien, werken, delen en zelfs sterven. Onze cellen volgen deze instructies om ons gezond te houden. Wanneer instructies echter door elkaar lopen, groeien en delen onze cellen ongecontroleerd. Wanneer de abnormale cel groeit en zich deelt, kunnen ze een knobbel vormen die een tumor wordt genoemd. Tumoren kunnen worden geclassificeerd als niet-kankerachtig, ze blijven op één plek en verspreiden zich niet. Of als kankerachtig en groeien in nabijgelegen weefsels en verspreiden zich naar andere delen van het lichaam.

Kanker.ca onderzoekers schatten dat er in 233,900 in Canada 85,100 nieuwe gevallen van kanker en 2022 sterfgevallen door kanker zouden zijn. Statistics Canada registreert het aantal sterfgevallen in heel Canada - en de belangrijkste ziekten waaraan Canadezen sterven. De belangrijkste doodsoorzaken zijn kanker (28.2%), hartaandoeningen (18.5%) en andere (29.4%).  Kanker.ca adviseren dat hoe eerder kanker wordt gediagnosticeerd en behandeld, hoe beter het resultaat. En dus is vroege detectie cruciaal bij het beheersen en behandelen van kanker.

Methoden voor vroege detectie worden ook wel 'kankerscreening' genoemd. Dit betekent dat het vinden van kankercellen of weefsels, zelfs als er geen symptomen en methoden zijn, jaarlijkse mammogrammen, uitstrijkjes en colonoscopieën kan omvatten die mogelijk een vroege vorm van borst-, baarmoederhals- en darmkanker kunnen detecteren. Nieuwere methoden zoals genetische tests, vloeibare biopsietests, verbeterde beeldvormingstechnieken en voorspellende analyses op basis van gegevens en specifieke hoge populaties zijn nu echter beschikbaar en winnen aan populariteit.

Hoewel de hierboven genoemde technologieën voor vroege detectie goed zijn, denk ik dat het nog beter zou zijn als we kanker zouden kunnen opsporen met behulp van eenvoudige en gebruiksvriendelijke apparaten die vergelijkbaar zijn met glucosemeters om de bloedsuikerspiegel te controleren. Patiënten kunnen het apparaat thuis, in de spreekkamer of in het ziekenhuis gebruiken. Omdat het eenvoudig is, zou het ook goedkoop genoeg kunnen zijn voor iedereen om te gebruiken.

Een groep universitaire onderzoekers in de VS heeft een apparaat ontwikkeld dat individuele kankercellen kan isoleren uit het bloedmonster van een patiënt met behulp van een nieuwe microfluïdische chip die kankercellen scheidt van volbloed of minimaal verdund bloed. De onderzoekers merken op dat de huidige methoden voor het opsporen van kankercellen die in het bloed circuleren duur zijn en buiten het bereik van veel onderzoekslaboratoria of ziekenhuizen. Volgens hen is het nieuwe microfluïdische apparaat goedkoop en omdat er niet veel preparaten of verdunning voor nodig zijn, is het snel en gemakkelijk te gebruiken. Hun apparaat scheidt verschillende celtypen die in bloed worden aangetroffen op basis van hun grootte. Ze rapporteren dat het isoleren van circulerende tumorcellen uit het bloed geen gemakkelijke taak is, aangezien de cellen in extreem kleine hoeveelheden aanwezig zijn. Voor veel kankers zijn circulerende cellen aanwezig in niveaus die dicht bij één per 1 miljard bloedcellen liggen.

De onderzoekers gebruikten microfluïdische technologieën als alternatief voor traditionele methoden voor celdetectie in vloeistoffen. Deze apparaten gebruiken markeringen om gerichte cellen vast te leggen terwijl ze voorbij drijven, of ze profiteren van de fysieke eigenschappen van gerichte cellen - voornamelijk grootte - om ze te scheiden van andere cellen die in vloeistoffen aanwezig zijn.

Hun apparaat kan niet alleen worden toegepast voor de isolatie van circulerende tumorcellen (CTC's), maar ook voor moleculaire diagnostiek voor RNA en DNA, studie van tumorbiologie in microfluïdische kanalen en voor screenings met hoge doorvoer, zoals celarray voor screening op geneesmiddelen, detectie van bloedeiwitten en eencellige vangst.

Welke microfluïdische technologieën worden momenteel gebruikt voor vroege opsporing en diagnostiek van kanker? Hieronder volgen de veelbelovende technieken die in verschillende onderzoeken worden aangehaald.

1. Isolatie, vangst en identificatie van circulerende tumorcellen (CTC)
2. DNA Micro-array
3. Celpatronen op microfluïdische chips
4. Detectie van kankercellen door analyse van magnetische afzettingen
5. Celsortering door optische kracht
6. Capillaire elektroforese om kankergerelateerde mutaties op te sporen
7. Kankercelmigratie op chipbeweging van kankercellen
8. Microfluïdische celgebaseerde assays met hoge doorvoer
9. On-chip live cel-assay
10. Multiplexdetectie van biomarkers voor kanker
11. Druppelmicrofluïdica voor eencellige screenings
12. Eencellige arrays voor het screenen van geneesmiddelen
13. Lange termijn on-chip celkweek
14. On-chip studie van kankercelbiologie

Tot op heden bevinden de meeste kankerdetectietechnologieën die gebruik maken van microfluïdische chips zich nog in de onderzoeksfase bij universiteiten en onderzoeksinstellingen. Een aantal bedrijven in een vroeg stadium is begonnen te ontstaan ​​en is bezig met prototypen. Anderen zijn in klinische testen. Hoewel er een enorm potentieel is voor vroege detectie van kanker, zijn er enkele inherente uitdagingen tijdens de productontwikkeling. Hindernissen voor succesvolle commercialisering zijn de ontwikkelingskosten, technische problemen bij het vertalen van assays naar microfluïdische chips, herhaalbaarheid van apparaatproductie en problemen bij opschaling van de productie.

Positief is dat deze uitdagingen in een kwestie van tijd kunnen worden overwonnen. In de nabije toekomst zijn microfluïdische apparaten voor vroege detectie van kanker een grote overwinning voor de mensheid in de strijd tegen de ziekte, samen met de andere behandelingen en therapieën die momenteel beschikbaar zijn.

Referentie:

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 Gutiérrez is de Zeester Medisch Manager microfluïdica. Lorenzo heeft uitgebreide ervaring met het vertalen van point-of-care-assays naar microfluïdische cartridges. Zijn microfluidica-portfolio omvat de ontwikkeling van een polyvalentie-instrument voor vroege diagnostiek bij Chipcare.



• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://starfishmedical.com/blog/cancer-detection-technologies-on-microfluidic-chips/