PDF Basket
W leczeniu raka wczesne wykrycie ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania przerzutom, ale tradycyjne biopsje mogą być zarówno inwazyjne, jak i zawodne. Zespół projektu SCALPEL z Międzyuczelnianego Centrum Mikroelektroniki (IMEC) w Belgii postawił sobie za cel zrewolucjonizowanie tego procesu za pomocą prostego badania krwi (zwanego inaczej „płynną biopsją”), które może zapewnić kompleksowy wgląd w typ i progresję raka pacjenta, dając nadzieję na wcześniejszą i bardziej precyzyjną interwencję.
Liesbet Lagae, koordynatorka projektu i dyrektorka ds. badań i rozwoju w dziedzinie nauk przyrodniczych w IMEC, wyjaśnia: „Poszukiwanie przerzutowych komórek rakowych we krwi przypomina szukanie igły w stogu siana. Chcieliśmy opracować chip, który pozwoliłby je znaleźć i posortować w celu analizy i zrozumienia podtypu raka. Zamiast wykonywania pełnej biopsji, «płynna biopsja» czyli badanie krwi dostarczyłyby nam wszystkich potrzebnych informacji”.
Wizja zmieniająca zasady
Cel projektu SCALPEL był ambitny: stworzenie zminiaturyzowanej platformy zdolnej do izolowania i analizowania przerzutowych komórek nowotworowych w próbkach krwi przy minimalnej interwencji manualnej. Zespół miał nadzieję na przyspieszenie wykrywania raka i spersonalizowania leczenie w celu uzyskania lepszych wyników. W tym celu opracował kompaktowy mikrochip, który mógłby szybko identyfikować i sortować wszystkie poszczególne komórki. Zrewolucjonizowałoby to sposób monitorowania i leczenia pacjentów chorych na raka oraz umożliwiłoby diagnozowanie na miejscu bezpośrednio w szpitalach.
Aby to osiągnąć, zespół zintegrował dwie zaawansowane techniki na chipie mikroprzepływowym. Pierwsza z nich, delikatne sortowanie mikroprzepływowe (ang. Gentle Microfluidic Sorting) polega na wykorzystaniu aktywowanego termicznie przełącznika opartego na pęcherzykach do delikatnego kierowania komórek do różnych wyjść układu mikroprzepływowego, co minimalizuje uszkodzenia komórek i jednocześnie zapewnia szybkie sortowanie. Druga to wykrywanie bezsoczewkowe (ang. Lens-Free Detection), czyli nieinwazyjna metoda, która umożliwia analizowanie kształtu komórki za pomocą światłowodu i czujnika cyfrowego w celu rozróżnienia pomiędzy komórkami rakowymi i odpornościowymi.
Od koncepcji do sukcesu klinicznego
W testach laboratoryjnych narzędzie z powodzeniem sortowało komórki z dużą szybkością, niezawodnie wykrywając zarówno linie przerzutowych komórek raka, jak i linie komórek odpornościowych. Następnym krokiem było przetestowanie metodologii na próbkach krwi pobranych od prawdziwych pacjentów. We współpracy z klinicystami Anem Coosemansem i Dirkiem Timmermanem ze Szpitala Uniwersyteckiego KU Leuven w Leuven zespół wypróbował swoją technologię na biopsjach pobranych od pacjentek z rakiem jajnika.
Rezultaty projektu SCALPEL przekroczyły oczekiwania, odkrywając, że chip może również identyfikować więcej niż tylko przerzutowe komórki rakowe.
„Odkryliśmy, że narzędzie to wykrywa również sygnatury immunologiczne u pacjentek z rakiem jajnika” — wyjaśnia Lagae. Wyniki te można wykorzystać do określenia, jak dobrze pacjent reaguje na terapię.
Inicjatywa SCALPEL osiągnęła kolejny kamień milowy, przyczyniając się do badania Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych mającego zweryfikować założenia. Wykazano, że ten sam chip może identyfikować i sortować komórki odpornościowe, które następnie można przeprogramować w aktywne limfocyty T do atakowania raka.
Odkrycie to otwiera drzwi do spersonalizowanego leczenia, w którym komórki odpornościowe pacjenta mogą być dostosowane do leczenia określonych nowotworów, wzmacniając w ten sposób unikalną odpowiedź immunologiczną poszczególnych pacjentów.
Prototyp i potencjał
Projekt musiał sprostać wielu wyzwaniom technicznym i klinicznym, takim jak zapewnienie, że opracowaną w ramach niego technologię można płynnie zintegrować z rzeczywistymi praktykami.
Pokonanie tych barier tylko przyczyniło się do sukcesu projektu. Współpraca zespołu z Sarcura, nowo założonym austriackim start-upem, pomaga w rozwoju prototypu chipa, który może odmienić oblicze terapii komórkami odpornościowymi. Ten kompaktowy, wysokowydajny sorter komórek może sprawić, że przyszłe terapie komórkowe będą bardziej wydajne i tańsze w produkcji.
W miarę rozwoju projektu SCALPEL, potencjał jego zastosowań staje się ogromny. Już teraz technologia jest dostosowywana, aby móc urzeczywistnić spersonalizowane, najnowocześniejsze terapie przeciwnowotworowe, zwiększając ich dostępność i zmieniając, w jaki sposób zwalczamy raka. Tymczasem Daniela Buchmayr, dyrektor generalna startupu Sarcura, spodziewa się, że pierwszy mikroprocesorowy sorter komórek zostanie wprowadzony na rynek w 2027 roku.