Исследователи Массачусетского технологического института и Университета Джонса Хопкинса создали портативное устройство для бережного извлечения живых клеток из выбранных участков ткани. Метод может помочь раньше выявлять рак яичников и других органов, а также получать материал для разработки индивидуальных методов лечения. Результаты работы опубликованы в журнале Device.
Особое внимание ученые уделили высокозлокачественному серозному раку яичников — наиболее распространенному типу этого заболевания. Около 20 лет назад выяснилось, что многие такие опухоли начинаются в маточных трубах, однако их ранние предраковые изменения могут быть микроскопическими и плохо поддаваться забору. При раннем обнаружении пятилетняя выживаемость превышает 90 процентов, тогда как на третьей или четвертой стадии она составляет менее половины этого показателя.
Разработанная система представляет собой напечатанное на 3D-принтере микрофлюидное устройство. Один шприц создает вакуум и прижимает его к ткани, а второй прокачивает жидкость через небольшой канал. Возникающее напряжение сдвига действует параллельно поверхности и мягко отделяет живые клетки с ограниченного участка, не повреждая окружающую ткань и не используя химические вещества или ферменты.
Обычно удаленные маточные трубы помещают в консервирующий раствор, после чего нарезают на тонкие срезы для микроскопического анализа. Такой подход сохраняет структуру ткани, но клетки погибают и уже не могут расти в культуре. Новая технология позволила ученым регулировать силу воздействия и получать клетки, которые лучше сохраняли жизнеспособность и активнее размножались по сравнению с материалом, собранным традиционными способами.
Испытания провели на свежих образцах человеческих маточных труб, поступавших от сотрудников Университета Джонса Хопкинса, а затем отправлявшихся обратно для обычного патоморфологического исследования. Полученные клетки удалось превратить в органоиды — трехмерные клеточные модели, пригодные для изучения заболеваний и проверки лечения. «Мы хотели собирать живые клетки из определенных участков маточной трубы, сохраняя окружающую ткань неповрежденной», — приводит слова старшего автора работы Крипы Варанаси сайт Массачусетского технологического института.
Эксперименты с разными типами клеток показали, что метод можно настраивать изменением силы сдвига. К примеру, некоторые слабо прикрепленные клетки рака простаты отделялись при нагрузке в 1 паскаль, тогда как для клеток рака костей требовалось воздействие до 5 паскалей. На первом этапе ученые рассчитывают применять устройство к уже удаленной ткани, поскольку такой вариант проще провести через процедуру регуляторного одобрения, а в дальнейшем надеются использовать его для забора образцов непосредственно у пациентов. Работа получила поддержку фонда Break Through Cancer.