PDF Basket
Bij de behandeling van kanker is vroegtijdige opsporing cruciaal om uitzaaiingen te voorkomen, maar traditionele biopsies kunnen nogal ingrijpend en bovendien onbetrouwbaar zijn. Het SCALPEL-projectteam van het Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum (IMEC) in België wilde hierin een revolutie teweegbrengen door middel van een eenvoudige bloedtest (of 'vloeibare biopsie') die uitgebreid inzicht kan geven in het type kanker en de ontwikkeling ervan, zodat er uitzicht is op vroegere en nauwkeurigere ingrepen.
Liesbet Lagae, projectcoördinator en R&D-directeur Life Sciences bij IMEC, legt het uit: "Het vinden van uitgezaaide kankercellen in bloed is als het vinden van een naald in een hooiberg. Daarom wilden we een chip ontwikkelen die ze kon vinden en sorteren om het subtype kanker te analyseren en te begrijpen. In plaats van een biopsie te nemen, zou een 'vloeibare biopsie' of bloedtest ons dan alle benodigde informatie geven."
Baanbrekend idee
Het doel van SCALPEL was ambitieus: het creëren van een geminiaturiseerd platform waarmee uitgezaaide kankercellen in bloedmonsters kunnen worden geïsoleerd en geanalyseerd met minimale handmatige tussenkomst. Door een compacte microchip te ontwikkelen die snel elke individuele cel kan identificeren en sorteren, hoopte het team de opsporing van kanker te versnellen en behandelingen te personaliseren voor betere resultaten. Dit zou een revolutie teweegbrengen in de manier waarop kankerpatiënten worden gecontroleerd en behandeld, en zou een snelle diagnose in het ziekenhuis mogelijk maken.
Om dit te bereiken integreerde het team twee geavanceerde technieken op een microfluïdische chip. De eerste is de zachte celsorteer-chip - waarbij een op belletjes gebaseerde schakelaar, die thermisch wordt geactiveerd, cellen zachtjes naar verschillende microfluïdische uitgangen leidt, waardoor de cellen zo min mogelijk worden beschadigd en er toch snel gesorteerd kan worden. De tweede is lensloze beeldvorming, een niet-invasieve methode die de vorm van cellen analyseert met behulp van een lichtgeleider en digitale sensor, en zo onderscheid maakt tussen kankercellen en immuuncellen.
Van concept tot klinisch succes
In laboratoriumtests sorteerde het hulpmiddel met succes cellen met een hoge snelheid en detecteerde het betrouwbaar zowel uitgezaaide kankercellijnen als immuuncellijnen. De volgende stap was het testen van deze methodologie op bloedmonsters van echte patiënten. In samenwerking met de artsen An Coosemans en Dirk Timmerman van het Universitair Ziekenhuis KU Leuven in Leuven probeerde het team hun technologie uit op biopten van eierstokkankerpatiënten.
SCALPEL overtrof de verwachtingen doordat bleek, dat de chip niet alleen uitgezaaide kankercellen kon identificeren.
"We ontdekten dat de tool ook de immuunhandtekening van eierstokkankerpatiënten detecteert," zegt Lagae. Op basis van deze waardes kunnen we bepalen hoe goed een patiënt reageert op de geboden therapie.
Het SCALPEL-initiatief bereikte nog een mijlpaal door bij te dragen aan een Proof of Concept-onderzoek van Europese Onderzoeksraad, waarin werd aangetoond dat dezelfde chip bovendien immuuncellen kan identificeren en sorteren, die we vervolgens kunnen herprogrammeren tot krachtige T-cellen om kanker aan te vallen.
Met name deze ontdekking opent de deur naar gepersonaliseerde behandelingen, waarbij immuuncellen van de patiënt zelf kunnen worden gebruikt om diens specifieke kanker te behandelen. We benutten in feite de unieke immuunrespons van de individuele patiënt.
Prototype en potentieel
Uiteraard stond het project voor een groot aantal technische en klinische uitdagingen voordat de technologie naadloos kon worden geïntegreerd in de praktijk.
Gelukkig droeg het overwinnen van deze moeilijkheden alleen maar bij aan het succes van het project. De samenwerking van het team met Sarcura, een pas opgerichte Oostenrijkse start-up, helpt het prototype van de chip verder naar productontwikkeling, met de potentie om immuunceltherapie te transformeren. Met deze compacte celsorteerder met hoge doorvoer kunnen toekomstige celtherapieën hopelijk efficiënter en betaalbaarder worden geproduceerd.
De potentiële toepassingen van SCALPEL zijn legio naarmate het idee verder wordt ontwikkeld. De techniek wordt al verbeterd om gepersonaliseerde, geavanceerde kankerbehandelingen mogelijk te maken, waardoor deze toegankelijker worden en de manier waarop we kanker bestrijden geleidelijk verandert. Daniela Buchmayr, de CEO van Sarcura, verwacht dat het eerste microchip cel-sorteerproduct in 2027 op de markt komt.