Microfluidic Device ermöglicht eine einfachere Sammlung von seltenen Zellen

Obwohl wichtige Informationen zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten erhalten werden können, indem komplexe Zellgemische, wie sie in einer Blutprobe gefunden werden, getrennt werden, müssen die Forscher möglicherweise Milliarden anderer Zellen durchsuchen, um seltene Zellen wie fetale Zellen oder Tumore zu sammeln Zellen oder Stammzellen.
Sukant Mittal, ein Doktorand in der Harvard-MIT Abteilung für Gesundheitswissenschaften und Technologie (HST), erklärt:
"Du suchst im Grunde nach einer Nadel im Heuhaufen."
Die Studie von Mittal und seinem Team am MIT und Massachusetts General Hospital (MGH), die in der Ausgabe des Biophysical Journal vom 21. Februar veröffentlicht wurde, zeigt, dass ein neues mikrofluidisches Gerät verwendet werden kann, um Zielzellen wesentlich schneller zu isolieren als aktuelle Geräte. Diese Art von Gerät könnte verwendet werden, um die Medizin zu personalisieren und könnte in Anwendungen wie Point-of-Care-Diagnostik verwendet werden.
Weitere Forscher der Studie sind Professor William Deen, MIT Chemieingenieur, Mehment Toner, ein Professor für Biomedizintechnik bei MGH, HMS und HST, und Ian Wong, ein Postdoc am MGH und Harvard Medical School (HMS).
Wissenschaftler haben mehrere Methoden verwendet, um Zellen basierend auf elektrischen Eigenschaften, Dichte und Größenunterschieden zu sortieren. Da jedoch die physikalischen Eigenschaften von Zellen erheblich voneinander abweichen können, riskieren diese Methoden, Zellen falsch zu trennen, was zu einer falschen Diagnose führt.
Antikörper, die sich an spezifische Moleküle auf den Oberflächen der Zielzellen anlagern, sind ein genauerer Weg, um Zellen zu isolieren, obwohl diese Methode nur funktioniert, wenn die Antikörper in Kontakt mit den Zielzellen kommen. Da sich Zellen jedoch relativ schnell bewegen, ist dies unwahrscheinlich.
Wong sagte:

"Stellen Sie sich vor, Sie stehen auf einer Brücke über einen Fluss, und Sie werfen eine Nachricht in eine Flasche in der Mitte. Wenn der Fluss sich wirklich langsam bewegt, können Sie sich vorstellen, dass die Flasche irgendwann zum Flussufer hinüberweht und jemand kann schnappen Sie es. Aber fließt der Fluss zu schnell, dann wird die Flasche flussabwärts gefegt, ohne sich jemals den Seiten zu nähern. "

Das Team wollte dieses Problem lösen, erklärte Wong:

"Können wir die Flasche zum Flussufer lenken, damit sie sich verfangen kann?"
Das Team entwarf eine Vorrichtung, die die Flüssigkeit zum Boden des Kanals leitet, während sie fließt, um die Antikörper in Kontakt mit den Zellen zu bringen. Ein wichtiger Teil ihres Gerätes ist die Verwendung einer weichen Membran mit nanoskaligen Poren, die zwei benachbarte Mikrokanäle trennt.

Die Zellen treten in einen bestimmten Kanal ein und wenn sie durch diesen Kanal strömen, wird das Fluid zusammen mit den Zellen schnell zu dem porösen Teiler gezogen. Obwohl Flüssigkeit in den anderen Kanal eindringen kann, können Zellen dies nicht. Sobald die Zellen die Oberfläche erreicht haben, beginnen sie langsam genug zu rollen, um sich an die Antikörper zu binden und gefangen zu werden, während sie immer noch schnell genug rollen, um andere Zellen in Bewegung zu halten. Diese Art des Rollverhaltens ist vergleichbar mit der Art und Weise, in der sich Stammzellen oder weiße Blutkörperchen selektiv in Bereiche von Infektionen und Verletzungen im Körper "einnisten".
Eine mögliche Anwendung für diese Vorrichtungen besteht darin, Krebszellen von Patientenblutproben zu trennen. In früheren Studien hat das Team gezeigt, dass die Anzahl der fließenden Tumorzellen im Blutkreislauf mit der klinischen Reaktion auf die Behandlung korreliert, die der Patient erhält, was auf die Möglichkeit hinweist, die Medizin für an Krebs erkrankte Personen zu personalisieren.
Toner erklärte:

"Bevor dieses Frühstadium-Gerät in der Klinik eingesetzt werden kann, sind umfangreiche Validierungen und Tests erforderlich. Dennoch kann dieser neuartige Ansatz aufregende diagnostische und therapeutische Möglichkeiten eröffnen, die mit den vorhandenen Technologien nicht realisierbar sind."

Geschrieben von Grace Rattue