Forscher entwickeln ein neues Werkzeug zur Durchführung von Krebsflüssigkeitsbiopsien.

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Krebs ist eine der führenden Todesursachen weltweit und hat eine signifikant höhere Überlebensrate, wenn er im Frühstadium, vor der Metastasierung, diagnostiziert wird. Während der Metastasierung wird ein sekundäres Wachstum durch zirkulierende Tumorzellen (CTCs) eingeleitet, die vom Primärtumor in den Blutkreislauf abgestossen werden, um den Krebs zu verbreiten. Ein Team von technischen Forschern der NYU Abu Dhabi unter der Leitung von Mohammad A., Assistenzprofessor für Maschinenbau und Biomedizintechnik an der NYUAD. Qasaimeh, hat eine mikrofluidische Plattform entwickelt, die mit den modernsten Verfahren der Rasterkraftmikroskopie (AFM) kompatibel ist.

Die entwickelte Plattform wird zur Erfassung von CTCs aus Blutproben von Prostatakrebspatienten verwendet, gefolgt von mechanischen AFM-Charakterisierungen von CTCs auf der Suche nach neuen metastatischen Mechano-Biomarkern im Nanomaßstab.

Während der allgemeine Lebenszyklus von CTCs einigermaßen bekannt ist, sind die Lebensdauer und die Wechselwirkungen von CTCs während der Zirkulation im Blutkreislauf noch unbekannt. CTCs sind sehr selten und schwer aus dem Hintergrund von Milliarden gesunder Blutzellen zu isolieren, und daher müssen ihre biologischen und mechanischen Phänotypen noch erforscht werden.

Das entwickelte neue Instrument ermöglicht die Isolierung und Charakterisierung von CTCs und hat somit das Potenzial, die Krebsfrüherkennung zu unterstützen. Es kann auch als Instrument zur effektiveren Verfolgung und Überwachung des Krebsfortschritts und der Metastasierung eingesetzt werden.

In dem in der Zeitschrift Microsystems and Nanoengineering veröffentlichten Beitrag mit dem Titel AFM-kompatible mikrofluidische Plattform für die affinitätsbasierte Erfassung und nanomechanische Charakterisierung zirkulierender Tumorzellen stellten die Forscher die von ihnen entwickelte mikrofluidische Technologie zur Trennung von CTCs aus Blutproben zur weiteren Analyse vor. Die CTCs wurden von anderen Blutzellen isoliert, indem die Unterschiede in ihrer Affinität zu verschiedenen monoklonalen Antikörpern festgestellt wurden. Das entwickelte Werkzeug ist eine kombinierte Mikrofluidik-AFM-Plattform, auf der AFM-Analysen verfolgt werden können, um die Elastizität und die Hafteigenschaften der gefangenen CTCs-Krebszellen zu untersuchen.

CTCs stellen einen Biomarker für die Erkennung, Diagnose und Prognose von Krebs dar. Wenn sich CTCs durch die Blutbahn verbreiten, können sie unter Verwendung ihrer entdeckten Eigenschaften durch ein flüssiges Biopsieverfahren entfernt werden. Isolierte CTCs können potenziell für Arzneimitteltests und molekulare Profilerstellung für Präzisionskrebstherapien verwendet werden. Weit weniger invasiv als eine herkömmliche Gewebebiopsie haben flüssige Biopsieverfahren das Potenzial, in naher Zukunft herkömmliche Gewebebiopsien zu ersetzen, und können in örtlichen Kliniken oder Apotheken durchgeführt werden.

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“Wir erwarten, dass diese Plattform ein potenziell sehr leistungsfähiges Instrument für die Krebsdiagnose und -prognose darstellen könnte, indem sie mechanische und biologische Phänotypen von CTCs auf Einzelzellebene identifiziert”, sagte Mohammad A. Qasaimeh.

“Mit leichten Anpassungen kann die Plattform auch an andere Krebsarten wie Brust- und Lungenkrebs angepasst werden”, sagte der erste Autor der Studie und der Ingenieurwissenschaftler der NYUAD, Muhammedin Deliorman.

Die Autoren hoffen, dass die nanomechanischen Eigenschaften der eingefangenen CTCs mit Hilfe des entwickelten Werkzeugs in Zukunft helfen könnten, aggressive Krebs-CTC-Phänotypen zu identifizieren, um wirksamere Therapien zu entwickeln.

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