Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Wykrywanie pojedynczych komórek nowotworowych w krwi

Recommended Posts

Dwóch inżynierów, jeden z MIT-u, drugi z Uniwersytetu Harvarda, połączyło siły i skonstruowało urządzenie, które jest w stanie wykryć pojedynczą komórkę nowotworową w próbce krwi. Potencjalnie pozwoli to stwierdzić, czy nowotwór zaczął tworzyć przerzuty. Urządzenie wielkości małej monety może również wykrywać wirusy.

Profesor Mehmet Toner z Harvarda mówi, że po udoskonaleniu może powstać prosty i tani test dla krajów rozwijających się.

Uczony skonstruował pierwszą wersję urządzenia już przed czterema laty. Wówczas wykorzystywało ono dziesiątki tysięcy miniaturowych słupków pokrytych przeciwciałami. Pomysł polegał na przepuszczaniu próbki krwi i uwięzieniu komórek nowotworowych przez przeciwciała. Jednak aby doszło do zatrzymania komórki, konieczne było, by dotknęła ona słupka. Projekt więc był niedoskonały, gdyż komórki mogły prześlizgiwać się pomiędzy słupkami.

Toner, chcąc rozwiązać ten problem, nawiązał współpracę z Brianem Wardle, profesorem lotnistwa i astronautyki z MIT-u, który specjalizuje się w inżynierii materiałów kompozytowych. Obaj panowie opracowali urządzenie, które ośmiokrotnie lepiej od oryginału wyłapuje komórki nowotworowe.

Stwierdzenie obecności takich komórek w próbce krwi jest bardzo trudne, gdyż w 1 milimetrze sześciennym występuje kilka lub kilkanaście komórek nowotworowych, ukrytych wśród miliardów innych komórek. Jednocześnie odkrycie komórek nowotoworowych jest bardzo pożądane, gdyż świadczy ono o przerzutach, a aż 90% zgonów w wyniku nowotworów to zgody spowodowane przerzutami, a nie oryginalnym guzem.

Uczeni wykorzystali doświadczenie Wardle'a w pracy z węglowymi nanorurkami i stworzyli urządzenie, które zawiera od 10 do 100 miliardów bardzo porowatych nanorurek na centymetrze kwadratowym. Mimo tak olbrzymiej ich ilości całość składa się w 99% z powietrza, a w 1% z węgla, płyn może więc swobodnie przepływać. Nanorurki można pokryć różnymi rodzajami przeciwciał. Jednak sam fakt, że krew może przepływać zarówno wokół nanorurek jak i przez pory w nich występujące spowodował, iż wyłapanie komórki nowotworowej jest ośmiokrotnie bardziej prawdopodobne niż w konstrukcji z krzemu. Ponadto manipulując położeniem i kształtem nanorurek można tworzyć urządzenia do wykrywania zarówno stosunkowo dużych komórek, jak i niewielkich wirusów.

Obecnie uczeni pracują nad przystosowaniem swojego urządzenia do wykrywania wirusa HIV, a urządzenie wyłapujące komórki nowotworowe przechodzi już testy w kilku szpitalach. Może ono trafić na rynek w ciągu najbliższych kilku lat.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Komórki nowotworowe mają olbrzymią zdolność do zyskiwania odporności na chemioterapię. Na przykład wrażliwe na terapie blokujące hormony komórki raka prostaty mogą zmienić się w takie, które do wzrostu nie potrzebują hormonu. To jeden z powodów, dla których tak trudno jest leczyć nowotwory. Naukowcom udało się właśnie dotrzeć do źródła tej wysokiej plastyczności komórek nowotworowych.
      Taki wysoko plastyczny stan komórek to źródło heterogeniczności guzów, mówi główny autor badań Tuomas Tammela ze Sloan Kettering Institute (SKI). To rodzaj zatłoczonego skrzyżowania z wieloma drogami. Gdy komórka chce zmienić swoją identyfikację, przechodzi w ten właśnie stan.
      Jak czytamy w pracy Emergence of a High-Plasticity Cell State during Lung Cancer Evolution, ewolucja guza z pojedynczej komórki do złośliwej heterogenicznej tkanki wciąż jest słabo rozumiana. W niniejszej pracy opisujemy transkryptomy pojedynczych komórek nowotworu płuc genetycznie zmodyfikowanej myszy w siedmiu stadiach rozwoju choroby, od przednowotworowej hiperplazji po gruczolakoraka.
      Te wysoce plastyczny stan komórki to coś zupełnie nowego. Gdy go odkryliśmy, nie wiedzieliśmy, z czym mamy do czynienia. Tak bardzo różnił się on od wszystkiego, co widzieliśmy. Ani nie wygląda to jak normalne komórki płuc, z których powstaje nowotwór, ani nie wygląda to jak komórki nowotworowe. Ten obserwowany przez nas stan ma zmieszane cechy komórek macierzystych listków zarodkowych, komórek macierzystych tkanki chrzęstnej, a nawet komórek nerek, wyjaśnia doktor Jason Chan.
      Bliższe badania wykazały, że stan wysokiej plastyczności pojawia się przez cały czas ewolucji i wzrostu guza. Komórki macierzyste są niezwykle ważne podczas rozwoju zarodkowego i dla naprawy tkanek. Wielu specjalistów uważa, że nowotwory biorą się ze szczególnego rodzaju nowotworowych komórek macierzystych. Jednak Tammela i jego zespół nie sądzą, by wspomniane wysoko plastyczne komórki były komórkami macierzystymi. Nie są one bowiem obecne na samym początku wzrostu guza. Pojawiają się później. Gdy porównaliśmy wzorce ekspresji genów tych wysoce plastycznych komórek z normalnymi komórkami macierzystymi oraz znanymi nowotworowymi komórkami macierzystymi, to nic sie nie zgadzało. Wszystko wyglądało całkowicie inaczej, stwierdza Tammela.
      Zespół Tammeli, w skład którego wchodzili też naukowcy z Koch Institute for Integrative Cancer Research na MIT oraz Klarman Cell Observatory z Broad Institute, uważa, że to ten wysoce plastyczny stan komórkowy (HPCS) jest powiązany z niską przeżywalnością nowotworów u ludzi i wykazuje odporność na chemioterapię u myszy. Nasz model może wyjaśnić, dlaczego niektóre komórki nowotworowe są odporne na chemioterapię i nie posiadają możliwej do zidentyfikowania bazy genetycznej odpowiedzialnej za tę odporność, mówi Chan.
      Naukowcy nie wykluczają, że możliwe będzie zwalczanie nowotworów łącząc obecne leki do chemioterapii ze środkami biorącymi na cel wysoce plastyczne komórki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Europie zatwierdzono właśnie nowy test na obecność przeciwciał koronawirusa SARS-CoV-2. Jego skuteczność wynosi 99%. Test pozwala na stwierdzenie, czy już zetknęliśmy się z wirusem. Producent testu, brytyjska firma Abbott twierdzi, że do końca maja dostarczy milionów testów.
      Profesor Simon Clarke z University of Reading mówi, że pojawienie się powszechnie dostępnego wiarygodnego testu to znaczące wydarzenie. Ten test pozwoli stwierdzić, czy już się zetknęliśmy z koronawirusem i czy pojawiła się reakcja immunologiczna naszego organizmu. Nie powie nam natomiast, czy jesteśmy odporni na zarażenie. Posiadanie przeciwciał nie gwarantuje odporności. Może ją zapewniać, ale tego nie wiemy.
      Z wcześniejszych doświadczeń z koronawirusami wiemy, że po infekcji niektórymi z nich zyskujemy odporność na bardzo krótki czas. Jako, że SARS-CoV-2 to nowy wirus, nie wiemy, na jak długo zyskujemy na niego odporność.
      Nowy test wykrywa proteinę IgG, którą nasz organizm wytwarza po infekcji koronawirusem. Proteina może pozostawać w organizmie przez miesiące, a nawet lata.
      Producent testu informuje, że przetestował jego czułość na 73 pacjentach chorujących na COVID-19, u których pierwsze objawy choroby wystąpiły 14 dni przed wykonaniem testu. Okazało się, że czułość testu (czyli jego zdolność do prawidłowego wykrywania obecności przeciwciał), wynosi ponad 99%. Co równie istotne, swoistość testu (czyli zdolność do wykrywania braku przeciwciał), była badana na 1070 próbkach i wyniosła również ponad 99%.
      Nowy test pozwoli stwierdzić, ile osób w rzeczywistości chorowało na COVID-19, a tym samym pozwoli określić tempo rozprzestrzeniania się epidemii i śmiertelność nowej choroby.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chcielibyście wiedzieć, jaka kombinacja antybiotyków najlepiej zadziała na konkretnego pacjenta? I znaleźć ją w 12, a może nawet w 6 godzin, na miejscu? A może marzy się wam przeszukiwanie tysięcy próbek naraz w poszukiwaniu swoistych przeciwciał? To wszystko umożliwia nowy chip stworzony przez naukowców z IChF PAN. Jest tani, szybki i wiarygodny. Może zastąpić szybkie testy immunochromatograficzne i daje pacjentom większe szanse na pokonanie zakażenia.
      Nowe narzędzie diagnostyczne tworzy zespół pod kierunkiem prof. Piotra Garsteckiego. W pracy opublikowanej w Micromachines badacze wykazali, że połączenie kilku różnych, prostych metod pozwala stworzyć przyjazny użytkownikom zestaw do badania wrażliwości bakterii na antybiotyki. Nowy chip wykorzystuje mniej odczynników i antybiotyków niż standardowy antybiogram na agarowej pożywce, a jego użycie jest tak proste jak Etestu. Użytkownik może też wybrać sposób wizualizacji wyników, np. wykorzystując metaboliczne wskaźniki obecności bakterii, barwniki fluorescencyjne albo efekt kolorymetryczny.
      Chcieliśmy zbadać antybiotykowrażliwość najprościej, jak tylko się da, nie tylko dla pojedynczej substancji bakteriobójczej, ale także dla ich kombinacji albo w różnych warunkach - wyjaśnia dr Ladislav Derzsi, jeden z autorów pracy nadzorujący projekt. By stworzyć nasz chip, połączyliśmy kilka rzeczy odkrytych zupełnie niezależnie. Wykorzystaliśmy np. standardowe techniki fotolitografii i litografii tworzyw sztucznych, powszechnie używane do produkcji tzw. laboratoriów chipowych (LOC), i połączyliśmy je z techniką druku bezkontaktowego na specjalnie dla nas zaprojektowanej maszynie. Dzięki połączeniu tych metod naukowcy są w stanie precyzyjnie zakraplać mikroskopijne ilości dowolnej cieczy w mikrodołki chipu na podobnej zasadzie, jak działają drukarki atramentowe lub laserowe. W prezentowanym badaniu zakraplane były roztwory antybiotyków w różnym stężeniu i różnych kombinacjach. Drukarki mają maleńkie dysze i wykorzystując siły piezoelektryczne, potrafią precyzyjnie dostarczać w żądany punkt określoną objętość atramentu: nanolitry, pikolitry, ba, nawet femtolitry - mówi dr Derzsi. My robimy podobnie, tyle że zamiast atramentu dostarczamy antybiotyki i nie na papier, lecz do mikrodołków z plastycznego elastomeru. Rozpuszczalnik, czyli woda, odparowuje, a to, co zostaje, to mikroskopijna dawka antybiotyku. W opisywanym badaniu mikrodołki były stosunkowo duże, miały 1 mm średnicy i pojemność ok. 0,67 mikrolitra. Na każdym chipie umieściliśmy 1024 takie celki. To o rząd wielkości więcej niż na standardowych płytkach, które mają 96 dołków i to mimo że nasza konstrukcja jest o połowę mniejsza. Co więcej, zmniejszając indywidualne rozmiary każdej celki, liczbę mikrodołków można zwiększyć nawet do 10000 na standardowych rozmiarów chip - dodaje naukowiec.
      By ułatwić korzystanie z nowej metody, badacze owijają chipy taśmą polimerową, by odciąć dostęp powietrza, a następnie poddają je działaniu próżni. W ten sposób sprzęt jest dostarczany do końcowego użytkownika w postaci sterylnej, w podciśnieniu. W wersji komercyjnej zapewne dodatkowo pakowalibyśmy chipy próżniowo tak, jak to się robi z żywnością - wyjaśnia dr Derzsi. Użytkownik musi tylko odpakować płytkę, wprowadzić roztwór bakterii zwykłą, dostępną na rynku pipetą, a potem dodać niewielką ilość oleju, który rozdziela dołki i pomaga uniknąć ich krzyżowego skażenia. Później trzeba już tylko włożyć płytkę do cieplarki i... czekać na wynik. Po zadanym czasie można odczytać, jaka kombinacja antybiotyków i w jakich stężeniach działa najlepiej; innymi słowy, zobaczyć, gdzie bakterie rosną niechętnie lub wcale.
      Wielką zaletą nowego systemu diagnostycznego jest jego elastyczność. Można wytwarzać sterylne zestawy pod dyktando odbiorcy, z różnymi antybiotykami w różnych kombinacjach. My badaliśmy na jednej płytce 6 pojedynczych antybiotyków w ośmiu różnych stężeniach i –  dla zwiększenia precyzji – w ośmiu powtórzeniach. Testowaliśmy też ich kombinacje, umieszczając w jednym mikrodołku po dwa z sześciu badanych antybiotyków i sprawdzając ich działanie w szeregu powtórzeń. Można zresztą badać połączenia wielu antybiotyków, inhibitorów i substancji pomocniczych, wstrzykując je do jednej celki w zadanych przez odbiorcę kombinacjach - mówi dr Derzsi - ale zwykle lekarze nie podają pacjentowi więcej niż dwóch, by nie przeciążać jego organizmu. Dzięki naszej metodzie mogą pobrać od chorego próbkę i sprawdzić, który antybiotyk lub jakie ich połączenie zadziała optymalnie w tym konkretnym przypadku, czyli zidywidualizować leczenie, zamiast polegać na statystycznych uogólnieniach. A przecież każdy z nas reaguje na terapię nieco inaczej, nawet jeśli chorobę wywołały te same mikroby. Chodzi o mikroflorę, indywidualną zmienność metabolizmu i wiele innych czynników. Można zatem powiedzieć, że opracowana w IChF PAN metoda to krok przybliżający nas w stronę medycyny spersonalizowanej. Z drugiej strony, to wielka pomoc nie tylko dla klinicystów, ale i dla badaczy próbujących znaleźć nowe, nieoczywiste połączenia antybiotykowe, które działałyby lepiej od tych powszechnie znanych.
      Choć praca zespołu prof. Garsteckiego skupiała się na antybiotykowrażliwości bakterii, sama metoda ma potencjał, by po wprowadzeniu pewnych zmian można ją było wykorzystywać także np. do identyfikacji swoistych genów albo przeciwciał. Zwłaszcza że byłoby to ekonomiczne. Pojedyncza płytka nie powinna kosztować więcej niż 5 euro. Metody mikrofluidyczne mają jeszcze jedną zaletę: poszukując nowych leków, naukowcy często mają do dyspozycji bardzo ograniczoną liczbę potencjalnie leczniczych substancji. Dzięki drukowi bezkontaktowemu mogą przetestować więcej różnych stężeń i kombinacji takich leków in spe, zanim zabraknie im substratu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy opracowali czuły i swoisty test z krwi, który pomaga wykryć ponad 50 typów nowotworów. Wyniki badań ukazały się w piśmie Annals of Oncology.
      Test opracowany przez firmę GRAIL wykorzystuje całogenomowe sekwencjonowanie bisulfitowe (ang. whole genome shotgun bisulfite sequencing, WGSBS) do określenia wzorca metylacji. W komórkach nowotworowych jest on często wyraźnie inny niż w prawidłowych komórkach. Gdy komórki nowotworowe obumierają, ich DNA z grupami metylowymi dostaje się do krwiobiegu. To właśnie pozakomórkowe DNA (ang. cell-free DNA, cfDNA) z osocza jest analizowane przez nowy test.
      Nasze wcześniejsze badania wykazały, że testy oparte na metylacji dają przy wykrywaniu licznych form nowotworów w próbkach krwi lepsze wyniki niż tradycyjne metody sekwencjonowania DNA. Wyniki nowego studium demonstrują, że takie testy są wykonalną metodą skryningu ludzi pod kątem szerokiej gamy nowotworów - przekonuje dr Geoffrey Oxnard z Dana-Farber Cancer Institute.
      Podczas studium naukowcy pracujący pod przewodnictwem specjalistów z Dana-Farber i Mayo Clinic wykorzystali test do analizy pozakomórkowego DNA z 6689 próbek krwi (2482 pochodziły od osób z nowotworem, a 4207 od osób bez nowotworu). Próbki od pacjentów z nowotworem reprezentowały ponad 50 typów nowotworów, w tym raka piersi, trzustki, jajnika czy jelita grubego, a także białaczkę limfocytową i szpiczaka mnogiego.
      W ramach swoich badań naukowcy stworzyli też maszynowy model diagnozujący. Trenowano go na zestawie 4720 próbek, a sprawdzono na osobnym zestawie 1969 próbek. Maszyna uzyskała stałą wysoką swoistość sięgającą 99%. Czułość rozpoznania była uzależniona od tego, czy model miał do rozważenia wszystkie możliwe nowotwory, czy też jedynie określony ich zestaw. W tym drugim przypadku trafność diagnozy była zdecydowanie wyższa.
      Ogólna swoistość testu wynosiła 99,3%. Czułość dla stopni zaawansowania I-III dwunastu wybranych rodzajów nowotworów, odpowiadających za ~63% nowotworowych zgonów w USA rocznie - raka odbytu, raka pęcherza moczowego, raka jelita grubego, raka przełyku, nowotworów głowy i szyi, nowotworów wątroby i przewodów żółciowych, raka płuca, chłoniaka, raka jajnika, raka trzustki, raka żołądka i nowotworów komórek plazmatycznych - wynosiła 67,3%. O ile w grupie tych 12 nowotworów czułość dla stopnia I wynosiła 39%, o tyle dla stopni II, III i IV wynosiła, odpowiednio, 69%, 83% i 92%. Widać więc wzrost czułości wraz ze wzrostem stopnia zaawansowania nowotworu.
      Tkanka pochodzenia (ang. tissue of origin, TOO) była przewidywana w 96% próbek z sygnałem nowotworowym; wśród nich lokalizację TOO trafnie określono w 93%.
      Nasze wyniki pokazują, że opisywane podejście - testowanie cfDNA z krwi - pozwala wykryć szeroką gamę typów nowotworów we wszelkich stopniach zaawansowania, z czułością i swoistością zbliżającą się do poziomu koniecznego do skryningu na poziomie populacyjnym - podsumowuje Oxnard.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Posiadanie więcej niż 10 partnerów seksualnych w ciągu życia wiąże się ze znacznym wzrostem ryzyka zachorowania na nowotwór, dowiadujemy się z British Medical Journal. Poinformowano tam o wynikach badań nad wpływem liczby partnerów seksualnych na zdrowie.
      Międzynarodowy zespół naukowy z Austrii, Wielkiej Brytanii, Kanady i Turcji przeanalizował dane z English Longitudinal Study of Ageing (ELSA). Zebrano tam informacje dotyczące reprezentatywnej próbki osób w wieku powyżej 50. roku życia mieszkających w Anglii. Badanych pytano m.in. o to, ilu partnerów seksualnych mieli w życiu. Na 7079 badanych na pytanie to odpowiedziały 5722 osoby, w tym 2537 mężczyzn i 3185 kobiet. Respodentów podzielono na cztery grupy w zależności od liczby partnerów seksualnych: 0-1, 2-4, 5-9 oraz 10+.
      Uczestnicy badania byli też pytani o zdrowie, zebrano informacje o ich wieku, rasie, stanie cywilny, dochodach gospodarstwa domowego, stylu życia (picie alkoholu, palenie papierosów, aktywność fizyczna), stanie zdrowia psychicznego i innych.
      Średnia wieku uczestników badania wynosiła 64 lata, a niemal 3/4 z nich było w związkach małżeńskich.
      Do posiadania 0-1 partnerów seksualnych przyznało się 28,5% mężczyzn oraz 41% kobiet, w grupie 2-4 partnerów znalazło się 29% panów i 35,5% pań, do grupy 5-9 partnerów trafiło 20% mężczyzn i 16% kobiet, a o posiadaniu co najmniej 10 partnerów seksualnych poinformowało 22% mężczyzn i 8% kobiet.
      U obu płci zauważono, że większa liczba partnerów seksualnych była powiązana z młodszym wiekiem, statusem singla oraz z najwyższym lub najniższym przedziałem dochodów gospodarstwa domowego. Ci, którzy mieli więcej partnerów seksualnych z większym też prawdopodobieństwem palili papierosy, poli alkohol i byli aktywni fizycznie.
      Po przeanalizowaniu wszystkich danych okazało się, że istnienie statystycznie istotny związek pomiędzy liczbą partnerów seksualnych a ryzykiem wystąpienia nowotworu.
      Kobiety, które miały w ciągu życia ponad 10 partnerów seksualnych miały też o 91% większe ryzko zachorowania na nowotwór, niż kobiety znajdujące się w grupie 0-1 partnerów. Z kolei w przypadku mężczyzn, tam, gdzie mieli oni 2-4 partnerów seksualnych ryzyko nowotworu było o 57% wyższe niż w grupie 0-1 partnerów, a dla mężczyzn z grupy 10+było o 69% wyższe.
      Ponadto w przypadku kobiet, ale już nie w przypadku mężczyzn, zaobserwowano, że tam, gdzie liczba partnerów seksualnych jest większa od 4 rośnie ryzyko wystąpienia chronicznej choroby.
      Autorzy zastrzegają, że prowadzili wyłącznie badania obserwacyjne, nie są więc w stanie określić przyczyny zaobserwowanego zjawiska. Jednak – jak zauważają – z innych badań wiemy, że wiele infekcji przenoszonych drogą płciową przyczynia się do rozwoju nowotworów i schorzeń wątroby, zatem być może tutaj należy upatrywać przyczyn.
      Ich zdaniem, podczas badań przesiewowych w kierunku nowotworów, przydatne byłyby informacje o liczbie partnerów seksualnych, gdyż pozwoliłyby one wyłonić osoby bardziej narażone.
      Osobną kwestią są zaobserwowane różnice pomiędzy płciami. Z jednej bowiem strony mężczyźni mają zwykle więcej partnerek seksualnych niż kobiety, ale z drugiej strony kobiety bardziej dbają o zdrowie, częściej chodzą do lekarza, stąd zatem może wynikać większy odsetek diagnoz, ale i w ich przypadku choroba może zostać zauważona na wcześniejszym etapie, gdy jest łatwiejsza w leczeniu.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...