Technologie wykrywania raka na chipach mikroprzepływowych

Kiedy słyszysz słowo rak, wywołuje to smutne uczucia. Większość pacjentów uważa, że ​​jeśli ją mają, mają mniejsze szanse na przeżycie i jest to początek odliczania do śmierci. Większość ludzi zna tylko najczęstsze metody leczenia, takie jak – chemioterapia, w której wykorzystuje się leki do zabijania komórek nowotworowych, promieniowanie stosowane w celu niszczenia komórek rakowych i uszkadzania DNA komórek nowotworowych w celu zatrzymania podziału i wzrostu oraz operacje chirurgiczne, które usuwają tkanki nowotworowe. Wyobrażają sobie utratę włosów i pobyt w szpitalu przez tygodnie, a nawet miesiące. Ale czym tak naprawdę jest rak? Czy istnieje lekarstwo? Jaka jest szansa na przeżycie?

Według Canadian Cancer Society wszystkie rodzaje raka zaczynają się w naszych komórkach. Mamy wiele komórek, w rzeczywistości biliony komórek, które zgrupowały się, tworząc tkanki i narządy, takie jak mięśnie, kości, płuca, wątroba i inne. Wewnątrz każdej komórki nasze geny dostarczają komórce instrukcji, kiedy rosnąć, pracować, dzielić się, a nawet umierać. Nasze komórki postępują zgodnie z tymi instrukcjami, aby zapewnić nam zdrowie. Jednak gdy instrukcje się pomieszają, nasze komórki rosną i dzielą się poza kontrolą. Kiedy nieprawidłowa komórka rośnie i dzieli się, może utworzyć guzek zwany guzem. Guzy można sklasyfikować jako nienowotworowe, które pozostają w jednym miejscu i nie rozprzestrzeniają się. Lub jako rakotwórczy i rosnący w pobliskich tkankach i rozprzestrzeniający się na inne części ciała.

Rak.ca Naukowcy oszacowali, że w 233,900 r. w Kanadzie będzie 85,100 2022 nowych przypadków raka i 28.2 18.5 zgonów z powodu raka. Statistics Canada odnotowuje liczbę zgonów w całej Kanadzie — oraz główne choroby, na które umierają Kanadyjczycy. Do głównych przyczyn zgonów należą nowotwory (29.4%), choroby serca (XNUMX%) i inne (XNUMX%).  Rak.ca doradzają, że im wcześniej rak zostanie wykryty i leczony, tym lepsze będą wyniki. Dlatego wczesne wykrycie ma kluczowe znaczenie w zarządzaniu i leczeniu raka.

Metody wczesnego wykrywania są również znane jako „skrining w kierunku raka”. Oznacza to, że znalezienie komórek lub tkanek rakowych nawet przy braku jakichkolwiek objawów i metod może obejmować coroczną mammografię, wymazy cytologiczne i kolonoskopie, które mogą potencjalnie wykryć wczesną postać raka piersi, szyjki macicy i okrężnicy. Jednak nowsze metody, takie jak testy genetyczne, płynna biopsja, ulepszone techniki obrazowania i analizy predykcyjne oparte na danych i określonych dużych populacjach, są już dostępne i zyskują na popularności.

Mimo, że wyżej wymienione technologie wczesnego wykrywania są dobre, uważam, że byłoby jeszcze lepiej, gdybyśmy mogli wykrywać raka za pomocą prostych i łatwych w obsłudze urządzeń podobnych do glukometrów do monitorowania poziomu cukru we krwi. Pacjenci mogli korzystać z urządzenia w domu, gabinecie lekarskim lub w szpitalu. Ponieważ jest prosty, może być również wystarczająco tani, aby każdy mógł z niego korzystać.

Grupa naukowców uniwersyteckich w USA opracowała urządzenie, które może izolować pojedyncze komórki nowotworowe z próbki krwi pacjenta za pomocą nowego chipa mikroprzepływowego, który oddziela komórki nowotworowe od krwi pełnej lub krwi minimalnie rozcieńczonej. Naukowcy zwracają uwagę, że obecne metody wykrywania komórek nowotworowych krążących we krwi są drogie i poza zasięgiem wielu laboratoriów badawczych czy szpitali. Według nich nowe urządzenie mikroprzepływowe jest tanie, a ponieważ nie wymaga wielu preparatów ani rozcieńczeń, jest szybkie i łatwe w użyciu. Ich urządzenie oddziela różne typy komórek znajdujących się we krwi według ich wielkości. Donoszą, że izolowanie krążących komórek nowotworowych z krwi nie jest łatwym zadaniem, ponieważ komórki te występują w bardzo małych ilościach. W przypadku wielu nowotworów krążące komórki są obecne na poziomie zbliżonym do jednego na 1 miliard krwinek.

Naukowcy wykorzystali technologie mikroprzepływowe jako alternatywę dla tradycyjnych metod wykrywania komórek w płynach. Urządzenia te albo wykorzystują znaczniki do wychwytywania docelowych komórek, gdy przepływają obok, albo wykorzystują właściwości fizyczne docelowych komórek – głównie rozmiar – w celu oddzielenia ich od innych komórek obecnych w płynach.

Ich urządzenie może być stosowane nie tylko do izolacji krążących komórek nowotworowych (CTC), ale także do diagnostyki molekularnej RNA i DNA, badania biologii nowotworów w kanałach mikroprzepływowych oraz do wysokowydajnych badań przesiewowych, takich jak macierze komórkowe do badań przesiewowych leków, wykrywania białek krwi i wychwytywanie pojedynczych komórek.

Jakie technologie mikroprzepływowe są obecnie wykorzystywane do wczesnego wykrywania i diagnostyki nowotworów? Poniżej przedstawiono obiecujące techniki cytowane w różnych badaniach.

1. Izolacja, wychwytywanie i identyfikacja krążących komórek nowotworowych (CTC)
2. Mikromacierz DNA
3. Wzornictwo komórkowe na układach mikroprzepływowych
4. Wykrywanie komórek nowotworowych za pomocą analizy osadzania magnetycznego
5. Sortowanie komórek za pomocą siły optycznej
6. Elektroforeza kapilarna do wykrywania mutacji związanych z rakiem
7. Migracja komórek rakowych na chipie - ruch komórek rakowych
8. Wysokowydajne testy mikroprzepływowe oparte na komórkach
9. Test żywych komórek na chipie
10. Multipleksowe wykrywanie biomarkerów raka
11. Mikroprzepływy kropelkowe do badań przesiewowych pojedynczych komórek
12. Macierze pojedynczych komórek do badań przesiewowych leków
13. Długoterminowa hodowla komórek na chipie
14. Badanie na chipie biologii komórek rakowych

Do tej pory większość technologii wykrywania raka wykorzystujących chipy mikroprzepływowe wciąż znajduje się na etapie badań na uniwersytetach iw instytucjach badawczych. Zaczęło powstawać wiele firm na wczesnym etapie rozwoju, które tworzą prototypy. Inni są w trakcie testów klinicznych. Chociaż istnieje ogromny potencjał wczesnego wykrywania raka, podczas opracowywania produktu napotkano pewne nieodłączne wyzwania. Przeszkodą na drodze do udanej komercjalizacji są koszty rozwoju, problemy techniczne związane z przełożeniem testów na chipy mikroprzepływowe, powtarzalność produktów wytwarzanych przez urządzenia oraz problemy związane ze zwiększaniem skali produkcji.

Z pozytywnego punktu widzenia, wyzwania te można pokonać w krótkim czasie. W niedalekiej przyszłości urządzenia mikroprzepływowe do wczesnego wykrywania raka będą wielkim zwycięstwem ludzkości w walce z chorobą wraz z innymi dostępnymi obecnie metodami leczenia i terapii.

Numer referencyjny:

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 jest Medycyna rozgwiazdy Kierownik ds. mikroprzepływów. Lorenzo ma duże doświadczenie w tłumaczeniu testów punktowych na wkłady mikroprzepływowe. Jego portfolio w dziedzinie mikroprzepływów obejmuje opracowanie instrumentu poliwalencyjnego do diagnostyki wczesnej niemowląt w firmie Chipcare.



• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://starfishmedical.com/blog/cancer-detection-technologies-on-microfluidic-chips/