Tecnologias de detecção de câncer em chips microfluídicos

Quando você ouve a palavra câncer, ela evoca sentimentos tristes. A maioria dos pacientes pensa que, se o tiver, terá menos chance de sobreviver e é o início de uma contagem regressiva para a morte. A maioria das pessoas conhece apenas os tratamentos mais comuns, como – quimioterapia, que usa drogas para matar células cancerígenas, radiação que é usada para destruir células cancerígenas e danificar o DNA das células cancerígenas para parar de se dividir e crescer, e cirurgia que remove os tecidos cancerígenos. Eles imaginam perder cabelo e ficar no hospital por semanas ou até meses. Mas o que é o câncer, realmente? Existe uma cura? Qual é a chance de sobrevivência?

De acordo com a Canadian Cancer Society, todos os tipos de câncer começam em nossas células. Temos muitas células, na verdade, trilhões de células que se agruparam para formar tecidos e órgãos como músculos, ossos, pulmões, fígado e outros. Dentro de cada célula, nossos genes fornecem instruções à célula sobre quando crescer, trabalhar, dividir e até morrer. Nossas células seguem essas instruções para nos manter saudáveis. No entanto, quando as instruções se misturam, nossas células crescem e se dividem sem controle. Quando a célula anormal cresce e se divide, ela pode formar um nódulo chamado tumor. Os tumores podem ser classificados como não cancerígenos, que ficam em um lugar e não se espalham. Ou como cancerosos e crescem em tecidos próximos e se espalham para outras partes do corpo.

Câncer.ca os pesquisadores estimaram que haveria 233,900 novos casos de câncer e 85,100 mortes por câncer no Canadá em 2022. As estatísticas do Canadá registram o número de mortes em todo o Canadá - e as principais doenças das quais os canadenses estão morrendo. As principais causas de morte incluem câncer (28.2%), doenças cardíacas (18.5%) e outras (29.4%).  Câncer.ca aconselham que, quanto mais cedo o câncer for diagnosticado e tratado, melhor será o resultado. E assim, a detecção precoce é crucial na gestão e tratamento do câncer.

Os métodos de detecção precoce também são conhecidos como “triagem do câncer”. Isso significa encontrar células ou tecidos cancerígenos mesmo na ausência de quaisquer sintomas e métodos podem incluir mamografias anuais, exames de Papanicolaou e colonoscopias que podem potencialmente detectar formas precoces de câncer de mama, colo do útero e cólon. No entanto, métodos mais recentes, como testes genéticos, teste de biópsia líquida, técnicas de imagem aprimoradas e análise preditiva com base em dados e populações altas específicas, estão agora disponíveis e ganhando força.

Embora as tecnologias de detecção precoce mencionadas acima sejam boas, acredito que seria ainda melhor se pudéssemos detectar o câncer usando dispositivos simples e fáceis de usar semelhantes a medidores de glicose para monitorar o nível de açúcar no sangue. Os pacientes podem usar o dispositivo em casa, no consultório médico ou no hospital. Por ser simples, também pode ser barato o suficiente para todos usarem.

Um grupo de pesquisadores universitários nos Estados Unidos desenvolveu um dispositivo que pode isolar células cancerígenas individuais da amostra de sangue de um paciente usando um novo chip microfluídico que separa as células cancerígenas do sangue total ou do sangue minimamente diluído. Os pesquisadores observam que os métodos atuais para detectar células cancerígenas circulantes no sangue são caros e estão fora do alcance de muitos laboratórios de pesquisa ou hospitais. Segundo eles, o novo dispositivo microfluídico é barato e, por não exigir muito preparo ou diluição das amostras, é rápido e fácil de usar. Seu dispositivo separa vários tipos de células encontradas no sangue por tamanho. Eles relatam que isolar células tumorais circulantes do sangue não é tarefa fácil, já que as células estão presentes em quantidades extremamente pequenas. Para muitos tipos de câncer, as células circulantes estão presentes em níveis próximos a um por 1 bilhão de células sanguíneas.

Os pesquisadores usaram tecnologias microfluídicas como uma alternativa aos métodos tradicionais de detecção de células em fluidos. Esses dispositivos usam marcadores para capturar as células-alvo à medida que flutuam ou aproveitam as propriedades físicas das células-alvo - principalmente o tamanho - para separá-las de outras células presentes nos fluidos.

Seu dispositivo pode ser aplicado não apenas para o isolamento de células tumorais circulantes (CTCs), mas também para diagnóstico molecular de RNA e DNA, estudo da biologia tumoral em canais microfluídicos e para triagens de alto rendimento, como matriz de células para triagem de drogas, detecção de proteínas sanguíneas e captura de célula única.

Quais são as tecnologias microfluídicas atualmente usadas para detecção e diagnóstico precoce do câncer? A seguir estão as técnicas promissoras citadas em diferentes estudos.

1. Isolamento, captura e identificação de Células Tumorais Circulantes (CTC)
2. microarranjo de DNA
3. Padronização celular em chips microfluídicos
4. Detecção de células cancerígenas por análise de deposições magnéticas
5. Classificação de células por força óptica
6. Eletroforese capilar para detectar mutações relacionadas ao câncer
7. Migração de células cancerígenas em chip- movimento de células cancerígenas
8. Ensaios baseados em células microfluídicas de alto rendimento
9. Ensaio de células vivas no chip
10. Detecção multiplex de biomarcadores de câncer
11. Microfluídica de gotículas para triagens de células únicas
12. Matrizes de célula única para triagem de drogas
13. Cultura de células em chip de longo prazo
14. Estudo no chip da biologia celular do câncer

Até o momento, a maioria das tecnologias de detecção de câncer usando chips microfluídicos ainda está em estágio de pesquisa em universidades e instituições de pesquisa. Várias empresas em estágio inicial começaram a surgir e estão fazendo protótipos. Outros estão em testes clínicos. Embora haja um enorme potencial para a detecção precoce do câncer, existem alguns desafios inerentes encontrados durante o desenvolvimento do produto. Os obstáculos para uma comercialização bem-sucedida são o custo de desenvolvimento, questões técnicas na tradução de ensaios para chips microfluídicos, repetibilidade da produção de dispositivos e problemas na produção em escala.

Em uma nota positiva, esses desafios podem ser superados em questão de tempo. Num futuro próximo, os dispositivos microfluídicos para a detecção precoce do câncer são uma grande vitória para a humanidade no combate à doença junto com os demais tratamentos e terapias atualmente disponíveis.

Referência:

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 é o StarFish Médica Gerente de Microfluídica. Lorenzo tem uma vasta experiência na tradução de ensaios point of care para cartuchos microfluídicos. Seu portfólio de microfluídica inclui o desenvolvimento de um instrumento de polivalência para diagnóstico infantil precoce na Chipcare.



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