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循环癌细胞(粉红色)附接于碳纳米管表面上;白血细胞(蓝色)不坚持,并且以后冲走。

循环癌细胞(粉红色)附接于碳纳米管表面上;白血细胞(蓝色)不坚持,并且以后冲走。

媒体联系人

Alison Duffy,战略通信总监
九州体育
马萨诸塞州伍斯特
508-831-6656, amduffy@wpi.edu.

在九州体育平台检测循环肿瘤细胞中的血液样品的100%的来自阶段1-4乳腺癌患者开发了一种新的液体活检芯片

使用循环癌细胞附着到碳纳米管的趋势,易于大批量生产芯片捕获活细胞和多种类型的细胞簇和尺寸具有高可靠性,并使它们可用于分析。该芯片可用于在早期阶段检测肿瘤,他们可以转移之前。

2019年7月23日
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在九州体育(九州体育平台)的研究人员已经开发出碳纳米管制成,可以捕获循环各种规模和类型的肿瘤细胞(CTC),并且可以用比现有技术更大的灵敏度这样做的一个芯片。该设备的独特的设计使得可以容易地识别,甚至培养捕获的细胞,这可能使人们有可能检测早期肿瘤,预测癌症的过程中,并监测治疗的效果。

新技术的细节发表在杂志 芯片上的实验室 (具有高纯度的侵入CTC的捕获使用乳腺癌患者依从优惠:使用纳米管 - CTC-芯片液体活检) 通过由研究人员在九州体育平台,神经外科在马萨诸塞州医学院的大学新闻系的团队,在医学路易斯维尔大学医学院的詹姆斯·格雷厄姆·布朗癌症中心。 Balaji Panchapakesan.在九州体育平台机械工程教授,是项目负责人。

癌症高死亡率主要是由于肿瘤显影未被发现,直到他们到达晚期或不能手术的阶段,并转移(当肿瘤细胞旅行通过血液和其他器官发起新的肿瘤)。科学家一直在寻求能够可靠地圈套肿瘤细胞,因为它们通过血流行进的方法。这种技术可以使人们有可能在非常早期发现癌症,治疗时更容易成功,并发现遗传改变肿瘤细胞进行时,癌症已开始转移。

“高纯度隔离的CTC是一个显著的挑战,类似于在大海捞针。” panchapakesan说。 “这些细胞包括少至一个到10个细胞一个十亿血细胞中,和CTC的从肿瘤脱落是一个高度不连续的过程”。

多项研究实验室和公司创造了所谓的液体活检设备,但目前可用的设备有很大的局限性,panchapakesan说。这些包括低灵敏度;无法陷阱的CTC所有尺寸和类型的,或者与单个细胞沿着CTC的捕获簇;难以从检索用于实验室分析的设备捕获的细胞;和高制造成本。此外,白血细胞,其在尺寸上类似并且可能被误认为的CTC捕获的CTC的污染,是许多液体活检装置中的问题。

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九州体育平台博士后研究员迈赫迪萨德克持有aghaei在他戴着手套的手在单一芯片。  alt
九州体育平台博士后研究员迈赫迪萨德克持有aghaei在他戴着手套的手在单一芯片。

通过panchapakesan的团队开发的装置,在上述 芯片上的实验室 纸,却没有这些限制。该装置的核心是,线小孔的底部形成在硅/玻璃晶片一碳纳米管层。 panchapakesan表示,该芯片的设计需要的CTC附加的自然倾向的优势。 “为了游到身体远处部位,并开始新的肿瘤,”他说,“CTC的需要在不利于附件的环境连接的能力。在以前的研究中,我们已经表明,他们将优先重视碳纳米管,但白血细胞不会,总的来说“。

此外,最近的研究显示,CTC的远远比以前认为的更加脆弱,并受到血液中固有的环境和机械应力。 “这些细胞就无法生存,除非你给他们一个磐石般的矩阵附加到一个较软的矩阵从细胞需要太多的精力,” panchapakesan说。

“这是在机械工程和生物学的交叉一个医学问题,”他说。 “癌细胞的生物学的理解和的CTC的行为如何使我们能够设计出机械工程为主的设备。”

事实上,白血细胞不坚持碳纳米管能够从芯片中移除,留下身后的CTC进行计数和鉴定。红血细胞,这远多于所述循环肿瘤细胞,也带来问题。因为他们往往沉淀到芯片的底部,他们可以阻止的CTC附着在纳米管。研究小组通过溶解,或添加血液样本芯片分手前,红细胞解决了这个问题。他们发现裂解工艺对的CTC没有影响。

与癌细胞的已知数量的掺入使用芯片检查血液的标记有荧光染料表明,它具有被捕获灵敏度高,与测试样品中的细胞的百分比89和100之间。 (芯片的灵敏度增加了较长的血留在与纳米管接触。)试验也与实际的乳腺癌患者的血液样本运行(阶段1-4),并且得到100%的灵敏度,用于检测的CTC。 CTC的是从所有七个患者样本捕获,而没有肿瘤细胞从样品从两个健康的病人抓获。

更重要的是,芯片捕获从参展早期和晚期癌症患者多表现型,该装置的另一个潜在优势个体的CTC。而在其它装置中使用,以捕获细胞的其它方法表现出防止它们捕获的全部范围癌细胞表型的偏压,所述九州体育平台碳纳米管芯片似乎具有这样做的可能性。

“这些初步的临床研究中,” panchapakesan说,“在我们能够捕捉和识别不同的表型,展现个人的CTC,这个设备可能成为一个重要的工具,不仅用于追踪癌症的进展,

Panchapakesan实验室在2019年7月的芯片血液下降1.jpg

的一滴血坐在开发的癌症检测芯片上。 alt
的一滴血坐在开发的癌症检测芯片上。

他们的,而且在作出有关癌症的可能的过程中,它可以帮助医生身份的治疗,最有效的预测,以放疗或化疗的反应“。

试验还表明,在碳纳米管片可以捕获细胞无论大小,并且还可以捕获的CTC的簇除了单个细胞。 (CTC簇是罕见的,但它们似乎必须生成新的肿瘤比个别的CTC更大的能力。),因为将细胞轻轻地沉降在纳米管和闩锁与从细胞体延伸卷须,它们不被损坏。

和而捕获的细胞必须与其他设备进行分析,这可能是困难的与使用窄的微流体通道和常常导致对细胞的损害设备被移除,由碳纳米管芯片捕获的细胞保持存活,甚至可以培养。此外,由于芯片是透明的,所以能够染色和研究捕获的细胞不除去它们。

芯片描述了 芯片上的实验室 纸是纸 最新一代液体活检芯片 这已经开发了好几年panchapakesan的小系统实验室在九州体育平台合作与马萨诸塞州医学院的大学和路易斯维尔大学。

芯片用类似于那些用于制备半导体材料和批量制造技术制成。当前一代是测试孔中的玻璃和硅晶片上的76个元素的阵列。除了使大量生产可能的,多井的设计可以很容易地多个孔之间拆分的血液样品。的血液放置在每个孔中的体积小,能够更准确地计数所附的CTC。

panchapakesan说,他认为最新一代的碳纳米管液体活检芯片准备进行临床试验。为了实现这一目标,他正在与strandsmart INC。,硅谷开办首席执行官戴维斯阿德里安娜领导。团队设想测试护理(POC)设备的点来检测癌症在早期阶段全球。

“这可能挽救生命的技术可以有多种有益的应用,” panchapakesan说。 “它可以帮助阐明了复杂的生物和遗传过程在发挥抗癌。它可以通过捕获细胞新生肿瘤脱落进入血液,在一个非常早期发现癌症。它能够鉴定出具有转移潜力的CTC新的肿瘤甚至开始之前,它可以帮助定制每个人的癌症治疗方法形状。”

这项技术的研究人员的高度跨学科的团队由研究生马苏德loeian和farzaneh法哈迪和博士后研究员迈赫迪萨德克在aghaei 九州体育平台;博士。马克·约翰逊和DR。洪炜阳在麻省大学医学院;和本科生veeresh RAI,与医生一起。法鲁克阿给勒,博士。芒卡mandadi,和博士。 sheshñ。 RAI在路易斯维尔大学的JG Brown癌症中心。此外,在麻省大学医学院组织和生物样本库设施提供了一些用于研究的患者样本。

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