Nueva trampa de chips agrupaciones de células tumorales migratorias

La gran mayoría de las muertes por cáncer ocurren debido a la metástasis, donde las células cancerosas se diseminan y crean tumores secundarios en otras partes del cuerpo. Ahora, un nuevo dispositivo que captura clústeres muy raros de células cancerosas en migración promete abrir nuevas formas de estudiar la metástasis.
El chip del clúster captura un clúster CTC marcado con fluorescencia.
Crédito de la imagen: Mehmet Toner, BioMicroElectroMechanical Systems Resource Center en MGH

Una forma en que el cáncer se propaga desde el tumor primario a otras partes del cuerpo es cuando las células tumorales se desprenden y viajan a través del torrente sanguíneo. Estas células tumorales circulantes (CTC) son muy raras y se desplazan individualmente o en grupos.

Los únicos CTC ocurren en menos de 1 en 1 billón de células. Se cree que los grupos de CTC son aún más raros.

Sin embargo, aunque conocemos los clústeres de CTC desde hace décadas, los investigadores no han tenido las herramientas para capturar estas células elusivas y estudiar su papel en la metástasis.

Se ha avanzado en el desarrollo de dispositivos que capturan CTC individuales, y esto ha renovado el interés en la captura de clusters.

Un obstáculo para desarrollar la tecnología ha sido cómo atrapar los clusters. Una manera que se ha intentado es atacar las proteínas o los antígenos que las células tienen en sus superficies. Pero esto no ha resultado satisfactorio porque los CTC no todos usan el mismo uniforme; puede haber mucha diferencia en los tipos de antígenos que usan.

El nuevo dispositivo, llamado Cluster-Chip, utiliza la tecnología de microfluidos para atrapar los CTC de la sangre entera sin procesar.

Cluster-Chip es una creación de un grupo dirigido por Mehmet Toner, profesor de cirugía en el Hospital General de Massachusetts (MGH) y la División de Tecnología de Salud y Ciencias de Harvard-MIT en Boston, MA, quien dice que su nuevo chip ayudará a impulsar nuevas investigaciones en la biología de clústeres de CTC:

"Es como empujar a un oso dormido. Realmente podría despertar el campo para ir tras clusters y desarrollar tecnologías aún mejores para comprender su biología en la metástasis del cáncer".

El profesor Toner y sus colegas describen su nuevo chip, cómo lo probaron y descubrieron nuevas pistas sobre los clústeres de CTC en un artículo publicado en la revista Métodos de la naturaleza.

El Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería (NIBIB), parte de los Institutos Nacionales de Salud, ayudó a financiar el estudio.

Los clústeres de CTC pueden ser más comunes de lo que se pensaba anteriormente

El equipo utilizó el nuevo chip para capturar y analizar cúmulos de CTC de 60 pacientes con cáncer metastásico de mama, próstata y melanoma.

Encontraron clústeres de CTC en 30-40% de los pacientes. Los grupos variaban de dos a 19 celdas de tamaño.

El profesor Toner dice que encontrar cúmulos de CTC en esta gran cantidad de pacientes es un "hallazgo notable", que muestra que los cúmulos son más comunes de lo que pensábamos.

El chip utiliza la tecnología de microfluidos, donde los flujos de las pequeñas corrientes de fluido a través de la estructura del chip se manipulan y equilibran con precisión para mantener las partículas objetivo en su lugar y permitir el paso de partículas no específicas.

La muestra de sangre del paciente viaja lentamente a través del chip, que comprende muchas filas de pequeños postes triangulares dispuestos en grupos de tres, de modo que dos postes canalizan las células hacia la punta de un tercer poste.

Las partículas objetivo (cúmulos de CTC) se mantienen en la punta mediante balanzas finamente sintonizadas en las fuerzas de fluido que las empujan hacia abajo en direcciones opuestas. Otras partículas, como los únicos CTC y las células sanguíneas, se deslizan fácilmente a cada lado del poste y continúan su viaje.

Chip capturó el 99% de los clústeres de CTC de cuatro o más celdas

El equipo probó la eficiencia del nuevo dispositivo mediante el uso de clústeres CTC que comprenden de dos a 30 células marcadas con marcadores fluorescentes. Contaron el número que el dispositivo logró atrapar y el número que pasó sin ser detectado.

Sus resultados mostraron que a una velocidad de flujo sanguíneo de 2,5 ml / h, el chip capturaba el 99% de los grupos de CTC de cuatro o más células, el 70% de tres o más y el 41% de los agrupamientos de dos células.

Otra medida de la utilidad de dicho dispositivo es la medida en que el mecanismo de captura destruye o mantiene la integridad de las células para que puedan estudiarse.

Los investigadores observan cómo compararon los clústeres de CTC antes y después de la captura y concluyeron que el dispositivo no dañó su integridad general.

El equipo también comparó la eficiencia del nuevo chip con otros dos métodos que han mostrado una medida de éxito en la captura de clústeres de CTC: uno basado en un filtro y el otro, desarrollado por el Prof. Toner, que también usa tecnología de microfluidos, pero que tiene como objetivo antígenos de superficie. En ambos casos, el nuevo chip demostró ser significativamente más eficiente.

Los investigadores concluyen que su nuevo dispositivo, debido a que se enfoca en las propiedades estructurales de los cúmulos de CTC y no su tamaño o presencia de proteínas de superficie, lo hace adecuado para capturar cúmulos de CTC de una variedad de tipos de cáncer, particularmente aquellos que nunca expresan proteínas de superficie. como el melanoma, y ??aquellos que pierden proteínas de superficie.

El equipo también hizo otros descubrimientos. Por ejemplo, encontraron en menos del 5% de los pacientes, sus clústeres de CTC contenían células inmunitarias y células cancerosas. ¿Podría esto ser significativo en metástasis? Director de NIBIB Dr. Roderic I. Pettigrew notas:

"Dado el creciente número de terapias contra el cáncer que afectan al sistema inmune, la capacidad de monitorear las interacciones de las células inmunes a los tumores a través de la sangre podría ser de gran valor".

El Dr. Pettigrew resume la importancia del nuevo dispositivo:

"Se sabe muy poco sobre los clústeres de CTC y su papel en la progresión y la metástasis del cáncer. Esta tecnología única presenta una gran oportunidad para capturar estos grupos de células excepcionalmente raras para su posterior análisis de una manera mínimamente invasiva.Este es el tipo de tecnología innovadora que podría tener un gran impacto en la investigación del cáncer ".

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