Das Static Droplet Microfluidic-Gerät ist in der Lage, zirkulierende Tumorzellen, die sich von einem Primärtumor gelöst haben und in den Blutkreislauf gelangt sind, schnell zu erkennen. Bildnachweis: Foto von Dr. Majid Warkiani
Neue Technologie zur Verbesserung der Krebserkennung und -behandlung
Ein neues Gerät kann Krebszellen ohne invasive und teure Operation erkennen.
Forscher der University of Technology Sydney (UTS) haben ein neues Gerät entwickelt, das Krebszellen aus Blutproben erkennen und analysieren kann, sodass Ärzte invasive Biopsieoperationen vermeiden und den Behandlungsfortschritt überwachen können.
Krebs ist eine der Hauptursachen für Krankheit und Tod in Australien, bei mehr als 150.000 Australiern wird jedes Jahr eine Krebserkrankung diagnostiziert. Patienten mit Verdacht auf Krebs, insbesondere in Organen wie Leber, Dickdarm oder Niere, müssen häufig operiert werden, um eine endgültige Diagnose zu stellen.
Professor Majid Warkiani von der UTS School of Biomedical Engineering sagte, dass eine Biopsie den Patienten Unbehagen bereiten sowie ein erhöhtes Risiko für Komplikationen aufgrund von Operationen und höhere Kosten verursachen kann, aber eine genaue Krebsdiagnose ist für eine wirksame Behandlung von entscheidender Bedeutung.
„Die Behandlung von Krebs durch die Beurteilung von Tumorzellen in Blutproben ist weitaus weniger invasiv als die Entnahme von Gewebebiopsien. Es ermöglicht Ärzten, Tests zu wiederholen und das Ansprechen eines Patienten auf die Behandlung zu überwachen“, sagte er.
Das Static Droplet Microfluidic-Gerät ist in der Lage, zirkulierende Tumorzellen, die sich von einem Primärtumor gelöst haben und in den Blutkreislauf gelangt sind, schnell zu erkennen. Das Gerät verwendet eine einzigartige metabolische Signatur von Krebs, um Tumorzellen von normalen Blutzellen zu unterscheiden.
Die Studie „Rapid Metabolomic Screening of Cancer Cells via High-Throughput Static Droplet Microfluidics“ wurde gerade in der von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht. Biosensoren und Bioelektronik.
„In den 1920er Jahren entdeckte Otto Warburg, dass Krebszellen viel Glukose verbrauchen und dadurch mehr Laktat produzieren. Unser Gerät überwacht einzelne Zellen auf erhöhtes Laktat unter Verwendung von pH-empfindlichen fluoreszierenden Farbstoffen, die eine Ansäuerung um Zellen herum erkennen“, sagte Professor Warkiani.
„Eine einzelne Tumorzelle kann unter Milliarden von Blutzellen in nur einem Milliliter Blut existieren, was es sehr schwierig macht, sie zu finden. Die neue Detektionstechnologie verfügt über 38.400 Kammern, die in der Lage sind, die Anzahl stoffwechselaktiver Tumorzellen zu isolieren und zu klassifizieren“, sagte er.
Sobald die Tumorzellen mit dem Gerät identifiziert wurden, können sie einer genetischen und molekularen Analyse unterzogen werden, die bei der Diagnose und Klassifizierung des Krebses helfen und personalisierte Behandlungspläne informieren kann.
Zirkulierende Tumorzellen sind auch Vorläufer von Metastasen – bei denen Krebs in entfernte Organe wandert – was die Ursache für 90 % der krebsassoziierten Todesfälle ist. Die Untersuchung dieser Zellen kann Einblicke in die Biologie von Krebsmetastasen geben, die die Entwicklung neuer Behandlungen beeinflussen können.
Existierende Flüssigbiopsie-Technologien sind zeitaufwändig, teuer und auf qualifizierte Bediener angewiesen, was ihre Anwendung in klinischen Umgebungen einschränkt.
Diese neue Technologie ist für die Integration in Forschungs- und klinische Labors konzipiert, ohne auf High-End-Ausrüstung und geschultes Personal angewiesen zu sein. Dies wird es Ärzten ermöglichen, Krebspatienten auf praktische und kostengünstige Weise zu diagnostizieren und zu überwachen.
Das UTS-Forschungsteam hat ein vorläufiges Patent für das Static Droplet Microfluidic-Gerät eingereicht und plant die Kommerzialisierung des Produkts.
Referenz: „Rapid Metabolomic Screening of Cancer Cells via High-Throughput Static Droplet Microfluidics“ von Payar Radfar, Lin Ding, Laura Rodriguez de la Fuente, Hamidreza Aboulkheyr, David Gallego-Ortega und Majid Ebrahimi Warkiani, 16. Dezember 2022, Biosensoren und Bioelektronik.
DOI: 10.1016/j.bios.2022.114966
