Microfluïdum apparaat maakt eenvoudiger verzameling van zeldzame cellen mogelijk

Hoewel essentiële informatie voor het diagnosticeren en behandelen van ziekte kan worden verkregen door het scheiden van complexe mengsels van cellen, zoals die welke in een bloedmonster worden aangetroffen, kunnen onderzoekers miljarden andere cellen moeten doorzoeken om zeldzame cellen te verzamelen, zoals foetale cellen, tumor cellen of stamcellen.
Sukant Mittal, een afgestudeerde student in de Harvard-MIT Afdeling Gezondheidswetenschappen en Technologie (HST), legt uit:
"Je bent eigenlijk op zoek naar een speld in een hooiberg."
De studie van Mittal en zijn team in MIT en het Massachusetts General Hospital (MGH), gepubliceerd in het 21 februari nummer van Biophysical Journal, onthult dat een nieuw microfluïdisch apparaat kan worden gebruikt om doelcellen aanzienlijk sneller te isoleren dan de huidige apparaten. Dit type apparaat kan worden gebruikt om de geneeskunde aan te passen en kan worden gebruikt in toepassingen, zoals diagnostiek op het punt van zorg.
Andere onderzoekers van het onderzoek zijn professor William Deen, chemisch ingenieur van MIT, Mehment Toner, een professor in biomedische engineering bij MGH, HMS en HST, en Ian Wong, een postdoc bij MGH en de Harvard Medical School (HMS).
Wetenschappers hebben verschillende methoden gebruikt om cellen te sorteren op basis van elektrische eigenschappen, dichtheid en grootteverschillen. Omdat de fysieke kenmerken van cellen echter aanzienlijk kunnen verschillen, riskeren deze methoden om cellen verkeerd te scheiden, wat resulteert in een onjuiste diagnose.
Antilichamen die hechten aan specifieke moleculen op de oppervlakken van de doelcellen, zijn een meer precieze manier om cellen te isoleren, hoewel deze methode alleen werkt als de antilichamen in contact komen met de doelwitcellen. Naarmate cellen relatief snel bewegen, is het echter onwaarschijnlijk dat dit gebeurt.
Wong zei:

"Stel je voor dat je op een brug over een rivier staat en je gooit een bericht in een fles in het midden. Als de rivier heel langzaam beweegt, kun je je voorstellen dat de fles uiteindelijk naar de rivieroever zal drijven en iemand kan grijp het, maar de rivier stroomt te snel, dan wordt de fles stroomafwaarts geveegd zonder de zijkanten te naderen. '

Het team wilde dit probleem oplossen, legde Wong uit:

"Kunnen we de fles in de richting van de oever sturen, zodat hij kan worden gevangen?"
Het team ontwierp een apparaat dat de vloeistof naar de bodem van het kanaal zou leiden terwijl het stroomt om de antilichamen meer in contact te brengen met de cellen. Een essentieel onderdeel van hun apparaat is het gebruik van een zacht membraan met poriën op nanoschaal, dat twee aangrenzende microkanalen scheidt.

De cellen komen in een bepaald kanaal en terwijl ze door dit kanaal stromen, wordt het fluïdum samen met de cellen snel naar de poreuze verdeler getrokken. Hoewel vloeistof het andere kanaal kan binnengaan, kunnen cellen dat niet. Zodra de cellen de oppervlakte bereiken, beginnen ze langzaam genoeg te rollen, waardoor ze zich kunnen binden aan de antilichamen en gevangen kunnen worden, terwijl ze nog steeds snel genoeg rollen om andere cellen in beweging te houden. Dit type rolgedrag is vergelijkbaar met hoe stamcellen of witte bloedcellen selectief "thuis" zijn in gebieden met infecties en verwondingen in het lichaam.
Een mogelijke toepassing voor deze apparaten is om kankercellen te scheiden van bloedmonsters van patiënten. In eerdere onderzoeken heeft het team aangetoond dat het aantal stromende tumorcellen in de bloedbaan correleert met de klinische respons op de behandeling die de patiënt krijgt, wat aangeeft dat het mogelijk is om de geneeskunde aan te passen voor mensen die aan kanker lijden.
Toner uitgelegd:

"Aanzienlijke validatie en testen zullen noodzakelijk zijn voordat dit apparaat in een vroeg stadium kan worden ingezet in de kliniek, maar deze nieuwe benadering kan interessante diagnostische en therapeutische mogelijkheden bieden die niet haalbaar zijn met bestaande technologieën."

Geschreven door Grace Rattue