سرطان از طریق سلول‌های تومور در گردش (CTCs) که از طریق خون به سایر اندام‌ها می‌روند گسترش می‌یابد و ردیابی آن‌ها تقریباً غیرممکن است.ثابت شده است که مطالعه CTC‌ها دشوار است، چه رسد به درمان.اما روش ردیابی تکنیکی جدید سلول‌های سرطانی می‌تواند منجر به درمان زودتر و هدفمندتر شود که با یک آزمایش خون ساده شروع می‌شود.

هنگامی که یک تومور شروع به متاستاز می‌کند، سلول خود را در خون می‌ریزد. یک سلول منفرد اغلب به تنهایی در جریان خون زنده نمی‌ماند، اما دسته‌هایی از سلول‌ها بسیار قوی‌تر هستند و می‌توانند به اندام‌های دیگر بروند و به طور موثر سرطان را به حالت متاستاتیک سوق دهند.

خون حاوی میلیارد‌ها سلول در هر میلی لیتر است و تنها تعداد انگشت شماری از این سلول‌ها در بیماران مبتلا به سرطان متاستاتیک CTC هستند. چنین فیلتراسیون شدیدی با استفاده از روش‌های آزمایشگاهی مرسوم غیرقابل دسترسی بوده است. بیشتر فیلتراسیون سنتی بیش از حد تهاجمی است و خوشه را به سلول‌های منفرد تبدیل می‌کند و توانایی مطالعه تأثیر یک خوشه را از بین می‌برد.

استادیار فاتح ساری اوغلو، گفت: این چیزی است که مهندسانی مانند من را به این موضوع علاقه‌مند کرد، زیرا ما واقعاً در ایجاد حسگر‌ها یا دستگاه‌های کوچکی که در واقع تجزیه و تحلیل حساس انجام می‌دهند، قوت داریم؛ بنابراین شروع به توسعه فناوری‌هایی برای گرفتن این سلول‌های گرانبها برای کمک به مدیریت بهتر سرطان کردیم.

ساری اوغلو این تحقیق را در بازده بالا، جداسازی بدون برچسب خوشه‌های سلولی تومور در گردش در میکرووله‌های مشبک ارائه کرد که اخیراً در Nature Communications منتشر شده است.

فعالیت و تحقیقات ساری اوغلو نوع جدیدی از تراشه به نام Cluster-Well را اختراع کرد که دقت تراشه‌های میکروسیال را با کارایی فیلتراسیون غشایی برای یافتن خوشه‌های CTC ترکیب می‌کند.

تراشه‌های میکروسیالی با استفاده از ویژگی‌هایی به اندازه میکرون می‌توانند به طور دقیق مکان هر سلول را در نمونه خون پیدا کنند و سرطانی بودن آن را تعیین کنند.

تراشه‌های میکروسیال به شما به عنوان یک طراح کنترل بیشتری می‌دهد تا در واقع هر سوالی را که می‌خواهید از آن سلول‌ها بپرسید.
دقت و حساسیت را افزایش می‌دهد، چیزی که برای برنامه‌ای مانند این نیاز دارید، زیرا می‌خواهید آن سلول را از بین بسیاری از سلول‌های خونی پیدا کنید.

فاتح ساری اوغلو، دانشیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر برای پردازش سریع حجم خون مربوط به بالینی گفت:محققان بر فیلتراسیون غشایی تکیه کردند تا عملیات تراشه مقیاس پذیرتر شود. در واقع، تراشه مانند یک فیلتر غشایی استاندارد به نظر می‌رسد، اما در زیر یک میکروسکوپ الکترونی، تراشه میکروسیال ساختار ظریف خود را نشان می‌دهد که برای گرفتن خوشه‌ها استفاده می‌شود و در عین حال اجازه می‌دهد سایر سلول‌های خونی از آن عبور کنند.

عملی بودن به اندازه عملکرد برای محققان مهم بود. اگرچه این تراشه در ابتدا درست مانند یک واحد پردازش مرکزی در رایانه با سیلیکون ساخته می‌شود، اما بعداً به پلیمر‌ها منتقل می‌شود تا در دسترس، مقرون به صرفه و یکبار مصرف باشد، در حالی که هنوز ظرافت و دقت خود را حفظ می‌کند.

ساری اوغلو گفت: «ما واقعاً فقط تله‌هایی را ایجاد کردیم که برای تشخیص خوشه‌های تومور با تراشه میکروسیال‌ها نیاز داریم و بقیه فقط یک نگهدارنده فیلتر استاندارد هستند. در مقایسه با تراشه‌های میکروسیال معمولی، ارزیابی بسیار کاربردی‌تری با مرتبه‌ای بهبود در توان و حساسیت بالاتر خواهید داشت.

محققان از تجزیه و تحلیل خوشه‌های سلولی تومور بیمار، توسط تراشه برای غربالگری نمونه‌های خون بیماران مبتلا به سرطان تخمدان یا پروستات از طریق همکاری با بیمارستان‌های Emory و Northside استفاده کردند.

آن‌ها خوشه‌های CTC را از دو تا ۱۰۰ سلول یا بیشتر از بیماران سرطان پروستات و تخمدان جدا کردند و از توالی RNA برای تجزیه و تحلیل یک زیر مجموعه استفاده کردند.

طراحی منحصر به فرد این تراشه به این معنی است که خوشه‌های CTC فیلتر می‌شوند و بعداً می‌توان برای تجزیه و تحلیل بیشتر به آن‌ها دسترسی داشت.حتی یک CTC می‌تواند حاوی مقدار قابل توجهی از داده‌ها در مورد بیمار و سرطان خاص او باشد که می‌تواند برای مدیریت بیماری حیاتی باشد.

به عنوان مثال، محققان صد‌ها CTC را به صورت خوشه‌ای در خون بیماران سرطان تخمدان، که برخی هنوز زنده هستند، یادداشت کردند، یافته‌ای که می‌تواند در گسترش بیماری تاثیرگذار باشد.

همچنین، با تعیین توالی RNA در خوشه‌های CTC پروستات جدا شده توسط تراشه، محققان ژن‌های خاصی را که توسط این سلول‌های متاستاز بیان می‌شوند شناسایی کردند.

نکته مهم این که، نشان داده شد خوشه‌های CTC از بیماران مختلف، ژن‌های مختلفی را بیان می‌کنند، که می‌توانند به طور بالقوه برای توسعه درمان‌های شخصی و هدفمند مورد استفاده قرار گیرند.

ساری اوغلو Cluster-Wells را به عنوان بخشی معمولی از فرآیند درمان برای تعیین مرحله سرطان از طریق یک خون گیری ساده تصور می‌کند.

ساری اوغلو گفت: پیدا کردن این خوشه‌ها بسیار دست نیافتنی بود. اما این فناوری است که اجازه می‌دهد تا خوشه‌های سلولی تومور در گردش، تقریباً در هر سرطانی با دقت و عملی قابل دسترسی باشد که قبلاً امکان پذیر نبود.

منبع: سایت مدیکال نیوز منتشره از موسسه فناوری جورجیا