Kanser teşhisi için devrim gibi yeni keşif: Kanseri sesinden tanıma zamanı

Kanser teşhisinde son yıllarda yaşanan en önemli gelişmelerden birisi dünyanın sayılı hakemli teknoloji dergilerinden birisi olan PANAS’ta yayımlanarak tıp ve teknoloji dünyasına duyuruldu. Keşif kanserli hücrelerin normal kan hücrelerinden farklı hızdaki hareketini ses dalgalarıyla tanımlamayı temel alıyor. Bu sayede kanda dolaşan tümörler sağlıklı hücrelere zarar vermeden tespit edilip ayıklanabiliyor. Yeni cihazla birlikte hekimler cihazları ilk tanı, tedaviyi ve prognozu belirlemek ve hastanın kemoterapiye nasıl yanıt verdiğini izlemek için kullanabilecek. Tüm testleri tamamlanan bu yeni teknolojinin yakın zaman içinde piyasaya çıkacağı belirtiliyor.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, Carnegie Mellon Üniversitesi ve Pennsylvania Üniversitesi işbirliğiyle yıllardır üzerinde çalışarak üretim aşamasına getirdiği yeni cihaz kanser tehisi ve takibinde tüm uygulamaları temelinden değiştirecek nitelikte. Kanda dolaşan kanser hücrelerinin sesini dinleyerek durumunu tespit ve takip edebilen sistem mevcut en ileri yönteme göre 20 kat daha hızlı sonuç veriyor.

Çalışmayı yürüten mühendislere göre, diyagnostik, prognostik ve tedavi amacıyla kan dolaşımındaki kanser hücrelerini (CTC) kan hücrelerinden ayırmak, akustik bir yöntemle artık mümkün olacak. Sonuçları yeni açıklanan çalışmaya göre, geliştirilen yöntem tek kullanımlık bir çiple çok kolay ve ucuz şekilde yapılabiliyor. Geliştirilen cihaz insan kanıyla kullanıldığı için tek kullanımlık şekilde üretiliyor. Araştırmacılar halen imalat ve toplu üretim imkanlarını çözmeye çalıştıklarını açıkladılar.

Araştırmanın baş mühendislerin Prof. Tony Jun Huang, keşifle ilgili şunları söylüyor: “Bir kan örneğinde kan dolaşımındaki tümör hücrelerini aramak, samanlıkta iğne aramaya benzer. Tipik olarak, CTC’ler örnekte bir milyon kan hücresinde yaklaşık bir tanedir. Ama geliştirdiğimiz yeni teknoloji onları çıkardıkları seslerden tespit edebiliyor.”

Separasyon için var olan yöntemler, kanser hücreleriyle bağlanmak ve onları izole etmek için tümöre spesifik antikorlar kullanmaktadır, fakat bu yöntem uygun antikorların önceden bilinmesini gerektiriyor. Diğer yöntemler büyüklüğe, biçim değiştirmeye veya elektriksel özelliklere dayanmaktadır. Dakikada 3000 devirle 10 dakika santrifüj yapan konvansiyonel separasyon yöntemlerinden farklı olarak, yüzey akustik dalgaları basit, düşük maliyetli bir cihazla çok daha nazik bir yolla hücreleri ayırabilir. Akustik bazlı separasyonlar, potansiyel olarak önemlidir. Çünkü invazif değillerdir ve hücreleri değiştirmez veya onlara zarar vermezler. Bununla beraber, klinik kullanım için etkili olabilmesi için, ayrıca hızla ve kolayca uygulanabilir olması gerekmektedir.

Geliştirilen yeni teknolojinin bu alanda ihtiyaç duyulan tüm bu gereksinmelere cevap verecek nitelikte olduğunu belirten Massachusetts Teknoloji Enstitüsü Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü Baş Araştırmacısı Dr. Ming Dao, “Bu ender CTC’leri yakalamak için veri hacmini artırmak amacıyla, cihaz tasarımı çok daha yüksek akış hızları ve daha uzun akustik çalışma uzunluğu için optimize edildi. Entegre deneysel / modelleme yaklaşımı ile yeni nesil cihaz, hücre sınıflandırmada veri hacmini daha önce ulaşılanın 20 katına çıkarttı ve bizim için hasta örnekleriyle çalışmayı mümkün kıldı” diyor.

Araştırmacılar, kandan CTC’lerin separasyonunu optimize etmek için hem deneysel olarak hem de modellerle çalıştılar. Akustik bazlı mikro akışkan bir cihaz kullandılar. Böylece separasyon için kan akışı sürekli olarak cihazdan geçebildi. Farklı hücrelerin diferansiyel büyüklük ve ağırlığını kullanarak, CTC’leri sıvı akışının dışına ve toplama için ayrı bir kanala iten uygun akustik basıncı seçtiler. Sonuçları, Ulusal Bilim Akademisinin Tutanaklarında bildirdiler.

Eğik açılı konumdaki yüzey akustik dalgaları, çok küçük bir enerji kullanarak hücreleri ayırabilir. Bu çalışmada kullanılan güç yoğunluğu ve frekansı, fetüsler için bile son derece güvenli olduğu kanıtlanmış olan, ultrason görüntülemede kullanılana benzer. Ayrıca, her bir hücre sadece saniyenin küçük bir bölümünde akustik dalgaya maruz kalıyor. Ek olarak, hücrelere etiketleme ya da yüzey modifikasyonu gerekmiyor.

Tüm bu özellikler, akustik cımbız olarak adlandırılan separasyon yöntemini, son derece biyo-uyumlu yapmakta ve CTC’lerin fonksiyonlarını ve doğal durumunu sürdürmek için potansiyelini azami seviyeye çıkarmaktadır. Eğer iki ses kaynağı karşılıklı olarak yerleştirilirse ve her biri aynı dalga boyunda ses yayarsa, karşı seslerin birbirini nötrleştirdiği bir lokasyon olacaktır. Çünkü ses dalgalarının basıncı vardır, çok küçük objeleri itebilirler, böylece bir hücre veya nanopartikül yanal hareketin artık olmadığı lokasyona ulaşana kadar, böyle bir durumda ayrı hücreler boyunca sıvı akımının içine ses dalgasıyla hareket edecektir.

Araştırmacılar, akustik separasyonu optimize etmek için, HELA hücreleri ve MCF7 hücrelerinden oluşan, iki tip insan kanser hücresi kullandılar. Bu hücreler benzer büyüklükteler ve yüzde 83’ten yüksek bir separasyon oranı elde ettiler. Daha sonra separasyonu, cihazın optimize edilmediği diğer kanser hücreleri üzerinde uyguladılar ve tekrar yüzde 83’ün üzerinde separasyon oranı elde ettiler.

Carnegie Mellon Üniversitesi rektörü ve araştırma ekibinin bir parçası olan Prof. Subra Suresh, şu değerlendirmeyi yapıyor: “Tıp doktorları, mühendisler, bilgisayarlı biyoloji uzmanları ve cihaz uzmanlarından oluşan türdeş alanlı bir grubu kapsayan bu çalışma, hücrenin bütünlüğünü korurken CTC’lerin tanımlanması ve ayrılması için etiketsiz bir platformun tasarlanmasına ve geliştirilmesine öncülük etti. Patoloji ve metastazın temel araştırmaları ve ender tümör hücrelerin klinik tanısı için yeni yollar vaat ediyor”

Kaynak:Acoustic separation of circulating tumor cells.P. Li, Z. Mao, Zhangli Peng, L. Zhou, Y. Chen, Po-HsunHuang, C. Truica, J. Drabick, WS. El-Deiry, Ming Dao, Subra Suresh, and Tony Jun Huang. PNAS, April 2015 DOI: 10.1073/pnas.1504484112

Makalenin tam metnine aşağıdaki linkten ulaşabilirsiniz:

Kan dolaşımındaki tümör hücrelerinin akustik separasyonu
Özet
Kan dolaşımındaki tümör hücreleri (CTC’ler), kanser biyolojisi çalışmaları için önemli hedeflerdir. CTC’lerin kanser metastazı ve prognozundaki rolünü daha fazla aydınlığa kavuşturmak için son derece ender tümör hücrelerini periferik kandan izole etmek için etkili yöntemler geliştirilmelidir. Etiketsiz ve temassız sınıflandırma kullanarak biyolojik hücrelerin bütünlüğünü, fonksiyonelliğini ve yaşama yeteneğini koruduğu bilinen akustik bazlı yöntemler, teknik engeller, yetersiz veri hacmi ve uzun vadeli cihaz stabilitesi eksikliği nedeniyle, ender CTC’leri kanser hastalarından elde edilen klinik örnekleri kullanarak bugüne kadar başarılı bir şekilde izole edecek şekilde geliştirilmemişlerdir.

Bu çalışmada, kanser hastalarından elde edilen periferik kan örneklerinden CTC’leri yüksek veri hacmi separasyonu yapabilen bir akustik bazlımikroakışkan cihazın geliştirilmesini gösterdik. Yöntemimiz eğik açılı konumdaki yüzey akustik dalgalarını kullanmaktadır. Bu tip cihazlar için daha önce mümkün olandan 20 kat yüksek hücre veri hacmine sahip optimum cihaz geometrisi, eğim açısı tasarlamak için, parametrik nümerik simülasyonlar gerçekleştirildi. İlk önce bu cihazın kabiliyetini %83’ten daha iyi bir geri kazanım oranıyla, lökositlerin hücre kültürü hatlarından düşük konsantrasyonlu(∼100 hücre/mL) çeşitli kanser hücrelerini başarıyla ayırarak doğruladık. Daha sonra meme kanserli hastalardan elde edilen kan örneklerindeki CTC’lerinizolasyonunu gösterdik. Böylece, akustik bazlı separasyon yöntemimiz, mükemmel biyouyumluluğu, basit tasarımı ve etiketsiz otomatik çalışması nedeniyle, ender CTC’leri yaşayabilir durumda izole etme yeteneği sunarken, kanser araştırmalarında, tanıda, ilaç etkinliği değerlendirmelerinde paha biçilemez bir tamamlayıcı araç olarak hizmet etme potansiyeli sunmaktadır.

YORUMUNUZ VAR MI?

Label

İsim*

Email*

Δ

Label

İsim*

Email*

Δ

0 Yorum

Inline Feedbacks

Tüm yorumları gör