슬롯 사이트 (WPI)의 연구원들은 모든 크기와 유형의 순환 종양 세포 (CTC)를 포착 할 수있는 탄소 나노 튜브로 만든 칩을 개발했으며 존재하는 기술보다 훨씬 더 큰 민감도로 그렇게 할 수 있습니다. 이 장치의 독특한 설계는 캡처 된 세포를 쉽게 식별하고 배양 할 수있게 해주므로 초기 단계 종양을 감지하고 암의 과정을 예측하며 치료의 영향을 모니터링 할 수 있습니다..
새로운 기술의 세부 사항은 저널 에보고됩니다칩의 실험실 (Nanotube-CTC-CHIP를 사용한 액체 생검 : 유방암 환자의 우선적 준수를 사용하여 순도가 높은 침습적 CTC의 캡처)메가 슬롯의 연구원, 매사추세츠 대학교 의과 대학의 신경 외과학과, 루이빌 대학교 의과 대학의 제임스 그레이엄 브라운 암 센터로 구성된 팀에 의해Balaji Panchapakesan, 메가 슬롯의 기계 공학 교수는 프로젝트 리드입니다.
높은 암 사망률은 고급 또는 수술 할 수없는 단계에 도달 할 때까지 감지되지 않은 종양과 전이 (종양 세포가 혈류를 통해 이동하여 다른 기관에서 새로운 종양을 시작할 때)에 크게 기인합니다. 과학자들은 오랫동안 혈류를 통과 할 때 종양 세포를 안정적으로 스네어 할 수있는 방법을 찾아 왔습니다. 이러한 기술은 치료가 성공할 가능성이 높을 때 매우 초기 단계에서 암을 감지하고 암이 전이되기 시작했을 때 종양 세포가 겪는 유전 적 변화를 발견 할 수 있습니다..
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많은 연구소와 회사가 소위 액체 생검 장치를 만들었지 만 현재 사용 가능한 장치에는 중요한 제한 사항이 있다고 판 차케인은 말했다. 여기에는 낮은 감도가 포함됩니다. 모든 크기 및 유형의 CTC를 포획 할 수 없거나 개별 세포와 함께 CTC의 클러스터를 캡처 할 수 없으며; 실험실 분석을 위해 캡처 된 세포를 검색하는 데 어려움; 높은 제조 비용. 또한, 크기가 유사하고 CTC에 대해 오해 될 수있는 백혈구에 의한 포획 된 CTC의 오염은 많은 액체 생검 장치에서 문제가된다..
Panchapakesan 팀이 개발 한 장치,칩의 실험실종이, 이러한 제한 사항이 없습니다. 이 장치의 중심은 실리콘/유리 웨이퍼로 형성된 작은 우물의 바닥을 라인하는 탄소 나노 튜브 층입니다. Panchapakesan은 칩 디자인은 CTC가 부착되는 자연스러운 경향을 활용한다고 말합니다. "CTC는 신체의 먼 부위로 이동하여 새로운 종양을 시작하기 위해서는 부착에 도움이되지 않는 환경에 부착 할 수있는 능력이 필요합니다. 이전 연구에서는 탄소 나노 튜브에 우선적으로 부착 할 것이지만 백혈구는 그렇지 않을 것입니다.".
또한 최근의 연구에 따르면 CTC는 이전에 믿었던 것보다 훨씬 깨지기 쉽고 혈류에 내재 된 환경 및 기계적 스트레스에 종속 된 것으로 나타났습니다. Panchapakesan은“이 세포는 당신이 그들에게 부착 할 암석과 같은 매트릭스를주지 않으면 살아남지 못할 것입니다. 부드러운 매트릭스는 세포에서 너무 많은 에너지가 필요합니다.
“기계 공학과 생물학 교차의 의학적 문제”라고 그는 말했다. "암 세포의 생물학에 대한 이해와 CTC가 어떻게 행동하는지에 대한 이해는 기계 공학 기반 장치를 설계 할 수있게 해주었다."
백혈구가 나노 튜브를 준수하지 않는다는 사실은 칩에서이를 제거 할 수있게하여 CTC를 카운트하고 식별하도록합니다. 순환하는 종양 세포보다 훨씬 능가하는 적혈구도 문제를 일으킨다. 칩의 바닥에 정착하는 경향이 있기 때문에 CTC가 나노 튜브에 부착되는 것을 방지 할 수 있습니다. 연구팀은 칩에 혈액 샘플을 추가하기 전에 적혈구를 용해하거나 분해 하여이 문제를 해결했습니다. 그들은 레싱 프로세스가 CTC에 영향을 미치지 않는다는 것을 발견했습니다.
형광 염료 태그가 붙은 알려진 수의 암 세포로 스파이크 된 혈액을 사용한 칩 테스트는 시험 샘플에서 세포의 89 ~ 100 % 사이의 감도가 높은 것으로 나타났습니다. (칩의 민감도는 혈액이 나노 튜브와 접촉하는 상태로 남아 있을수록 증가할수록 실제 유방암 환자의 혈액 샘플 (1-4 단계)과 함께 CTC를 검출하기위한 100 % 민감도를 산출했습니다. CTC는 7 개의 환자 샘플 모두로부터 포획되었고, 두 명의 건강한 환자로부터 샘플로부터 종양 세포를 포획하지 않았다..
칩은 초기 및 후기 암 환자로부터 여러 표현형을 나타내는 개별 CTC를 캡처했습니다. 다른 장치에서 세포를 캡처하는 데 사용되는 다른 방법은 바이어스를 나타내는 바이어스를 나타내는 모든 암 세포 표현형을 캡처하지 못하지만 메가 슬롯 탄소 나노 튜브 칩은 그렇게 할 가능성이있는 것으로 보입니다..
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방사선 또는 화학 요법에 대한 그들의 반응뿐만 아니라 암의 과정에 대한 예측을 할 때 의사의 신분이 가장 효과적인 치료 과정을 도울 수 있습니다.”.
테스트는 또한 탄소 나노 튜브 칩이 크기에 관계없이 세포를 캡처 할 수 있으며 개별 세포 외에도 CTC의 클러스터를 캡처 할 수 있음을 보여 주었다. (CTC 클러스터는 드물지만 개별 CTC보다 새로운 종양을 시드 할 수있는 능력이 더 큽니다.) 세포가 나노 튜브에 부드럽게 정착하고 세포체에서 뻗어있는 덩굴손으로 래치를 걸지 않기 때문에 손상되지 않습니다..
그리고 캡처 된 셀은 다른 장치에서 분석을 위해 제거되어야하는 반면, 좁은 미세 유체 채널을 사용하는 장치에서는 어려울 수 있으며 종종 셀에 손상을 입히는 장치에서는 탄소 나노 튜브 칩에 의해 캡처 된 세포가 생존 가능하며 배양 할 수 있습니다. 또한 칩이 투명하기 때문에 칩을 제거하지 않고 캡처 된 세포를 염색하고 연구 할 수 있습니다.
칩의 실험실종이는최신 액체 생검 칩Massachusetts University of Louisville과 협력하여 메가 슬롯의 Panchapakesan Small Systems Laboratory에서 수년간 개발 해 왔습니다.
칩은 반도체를 만드는 데 사용되는 것과 유사한 재료 및 배치 제조 기술로 만들어졌습니다. 현재 세대는 유리 및 실리콘 웨이퍼의 76 요소 테스트 우물입니다. 대량 생산을 가능하게하는 것 외에도 멀티 웰 설계를 통해 여러 웰로 혈액 샘플을 쉽게 나눌 수 있습니다. 각 우물에 배치 된 소량의 혈액은 부착 된 CTC를보다 정확하게 계산할 수있게합니다.
Panchapakesan은 최신 탄소 나노 튜브 액체 생검 칩이 임상 시험을 준비하고 있다고 믿는다. 이를 위해 그는 Adrianna Davies CEO가 이끄는 실리콘 밸리 스타트 업인 Strandsmart Inc.와 협력하고 있습니다. 이 팀은 전 세계 초기 단계에서 암을 감지하기 위해 POC (Point of Care) 장치 (POC) 장치를 테스트하는 것을 구상합니다.
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이 기술을 연구하는 학제 간 연구원 팀은 대학원생 Masoud Loeian과 Farzaneh Farhadi와 메가 슬롯의 박사후 연구원 Sadegh Mehdi Aghaei로 구성됩니다. Umass Medical School의 Mark Johnson 박사와 Hong Wei Yang 박사; 학부생 Veeresh Rai는 Farrukh Aqil 박사, Mounika Mandadi 박사 및 Louisville 대학의 JG Brown Cancer Center의 Shesh N. Rai 박사와 함께. 또한 UMASS 의과 대학의 조직 및 바이오 뱅크 시설은 연구를위한 환자 샘플을 제공했습니다.
슬롯 사이트 소개
목적 중심의 교육자 및 연구원 커뮤니티 인 슬롯 사이트는 50 년 동안 프로젝트 기반 학습 분야의 글로벌 리더였습니다. 고등 교육 및 세계의 충격 제작자 인 WPI는 학생들을 진정한 실제 경험에 몰입시키는 프로젝트 기반 커리큘럼을 통해 자신감 있고 유능한 문제 해결사를 준비합니다..
