Efikasno praćenje ćelija raka može pomoći lekarima u lečenju i upravljanju, čime se smanjuje smrtnost od raka. Mogu li neinvazivne tehnologije utrti put za poboljšano praćenje radi smanjenja stope smrtnosti od raka? Dijagnostičke platforme koje neinvazivno mere električna svojstva ćelija raka obećavaju u ranom otkrivanju otpornosti na lekove protiv raka i metastaza.
Istraživanja su pokazala da je moguće razumeti tip raka i njegov status rezistencije na lekove iz podataka o ćelijskoj permitivnosti i provodljivosti. U stvari, postoji sve veća potražnja za analitičkim metodama koje mogu brzo da izmere električna svojstva ćelije.
Elektrorotacija (ROT) nudi jedan takav put za hvatanje ćelijskih svojstava zaključivanjem permitivnosti i provodljivosti iz kretanja ćelije u električnom polju. Ovo omogućava karakterizaciju tipa i stanja ćelije profilisanjem njenog frekventno-zavisnog rotacionog kretanja pod modulisanim električnim poljem.
Međutim, postoje ograničenja. Izazov je u tome što je hvatanje, merenje i zamena ćelija prilično glomazno i smanjuje propusnost ROT platformi, gde se propusnost odnosi na broj ćelija koje data tehnologija može da analizira u bilo kom trenutku.
Nedavno su istraživači sa Univerziteta nauke u Tokiju (TUS) razvili kontinuirani protok ROT (cROT) kako bi se pozabavili nedostacima konvencionalnog ROT-a. Nova platforma koristi mikrofluidiku za kontinuirano merenje ćelijske dinamike i istovremeno snimanje ćelija radi prikupljanja merenja na jednom uređaju. Potvrđeni nalazi grupe nedavno su objavljeni u Lab on a Chip.
„Otkrio sam da ćelije raka imaju veoma različite odgovore na električna polja dok su izgledale slično. To je podrazumevalo određeni stepen individualnosti, a ideja da se uoče razlike pomoću ROT-a me je zaintrigirala“, objašnjava dr Masahiro Motosuke, profesor na odseku. mašinstva na TUS-u i glavni istraživač projekta. „Međutim, prikupljanje tačnih podataka pomoću ROT-a zahteva precizno postavljanje i uklanjanje jedne ćelije, a ja sam želeo da olakšam proces analize mnogih ćelija.
Istraživači su proizveli novi uređaj sa redizajniranim interdigitalnim elektrodama koje indukuju rotaciju ćelije i mikrokanalom za prolaz ćelije. Geometrija elektrode povećava broj ćelija koje se mogu analizirati i smanjuje vreme potrebno za zamenu ćelije dok se merenja prikupljaju.
Električno polje primenjeno unutar mikrokanala omogućava analizu rotacionog ponašanja iz kontinuiranog toka ćelija. Zajedno, ova poboljšanja povećavaju propusnost automatizovanog sistema. Istraživački tim je potvrdio tačnost sistema dobijanjem permitivnosti ćelijske membrane i merenja provodljivosti citoplazme iz HeLa ćelija, ljudske ćelijske linije koja se obično koristi u istraživanju.
„Značajno smo povećali protok merenja na 2.700 ćelija na sat pomoću naše cROT tehnike“, kaže prof. Motosuke o najznačajnijim nalazima izveštaja. „Štaviše, uređaj ne zahteva preciznu manipulaciju ćelijama i koristi prednost brze obrade slike prilikom obrade električnih podataka ćelija“, dodaje on dalje. Ostale prednosti novog sistema su visok stepen automatizacije i lakoća instalacije ili uklanjanja.
CROT uređaj zaista pokazuje značajno poboljšanje u propusnosti u poređenju sa tradicionalnim ROT platformama. Dok konvencionalne ROT tehnike obično obrađuju 10 do 20 ćelija na sat, cROT sistem postiže impresivnu propusnost od 2.700 ćelija na sat, što je više od 100 puta više. Štaviše, cROT sistem značajno smanjuje vreme potrebno za zamenu ćelija.
Prof. Motosuke predviđa obećavajuću budućnost za CROT sistem koji je tim razvio. „Sa našom cROT tehnikom, otključali smo mogućnost da se udubimo u suptilne zamršenosti dinamike jedne ćelije, uključujući aspekte kao što su fiziologija ćelije, stanje ćelijske membrane i koncentracija intracelularnih jona“, kaže on.
On predviđa da će brze i tačne analize koje nudi ovaj vrhunski pristup biti katalizator za značajan napredak u oblastima razvoja lekova protiv raka, dijagnoze i novih terapija zasnovanih na ćelijama. Ova revolucionarna tehnologija otvara vrata za saradnju i usvajanje od strane istaknutih igrača u onkološkoj industriji, potencijalno revolucionirajući način na koji se borimo protiv raka.
Više informacija: Kazuma Ioda i saradnici, Elektrorotacija kontinualnog protoka (cROT): poboljšana karakterizacija propusnosti za dielektrična svojstva ćelija raka, Laboratorija na čipu (2023). DOI: 10.1039/D3LC00301A
Istražite dalje
