Створено пристрій, що виявляє клітини мієломи в зразку крові

Медичні інженери розробили мікрофлюїдний пристрій, який може бути використаний як неінвазивний інструмент для діагностики множинної мієломи та моніторингу перебігу хвороби. Інноваційний пристрій дозволив дослідникам виявити певний тип циркулюючих у крові клітин, які асоціюються з коротшим часом виживання. Існуючі методи не завжди могли виявляти ці клітини в крові пацієнтів при їх низькому вмісті.

Про множинну мієлому

Множинна мієлома є однією з найпоширеніших і небезпечних форм раку кровотворної системи. Для неї характерна злоякісна трансформація гемопоетичних стовбурових клітин – попередників лейкоцитів, які також називають плазмоцитами. Ці клітини є частиною імунної системи і відповідають за боротьбу з інфекціями, виробляючи антитіла, які націлені на патогени.

В результаті в кістковому мозку накопичується велика кількість патологічно змінених плазматичних клітин, які перешкоджають утворенню і росту здорових клітин крові. Замість того щоб виробляти «лікувальні» антитіла, ці злоякісні клітини продукують аномальні білки, які викликають цілий ряд серйозних проблем зі здоров'ям.

Цю хворобу називають множинною мієломою, оскільки вона здатна вражати найрізноманітніші ділянки тіла, включаючи хребет, череп, таз і ребра. На ранніх стадіях симптоми можуть відсутніми, але в міру прогресування захворювання воно врешті-решт викликає болі в кістках, проблеми з нирками, слабкість, нудоту, безпричинну втрату ваги та рецидивуючі інфекції.

Множинна мієлома вважається невиліковною – прогресування хвороби можна призупинити за допомогою медикаментозної терапії, часто ремісія триває роками. Але у більшості пацієнтів хвороба рано чи пізно все ж повертається і прогресує.

Згідно з останніми оцінками Американського онкологічного товариства, тільки в США щорічно реєструється майже 27 000 нових випадків захворювання множинною мієломою, більше 11 000 пацієнтів з цим діагнозом помирають.

Новий прилад може фільтрувати ракові клітини

Недавні дослідження показали, що деякі плазматичні клітини, що пережили злоякісну трансформацію, покидають кістковий мозок і потрапляють у кровотік. Присутність цих клітин, які називають циркулюючими клональними плазматичними клітинами, у кровотоку раніше пов'язували з коротшим часом виживання серед пацієнтів.

До сих пір виявити цей тип клітин за допомогою існуючих інструментів було проблематично, особливо якщо вони були в низьких концентраціях. Справа в тому, що більшість методів передбачають попередню обробку зразка крові, в ході якої руйнується значна частина необхідних клітин.

Як нещодавно повідомлялося в журналі Microfluidics, дослідники Американського інституту фізики розробили пристрій, здатний виявляти і фільтрувати циркулюючі клональні плазматичні клітини в невеликих зразках крові. Фільтруючий пристрій ізолює злоякісні плазматичні клітини від здорових на основі принципів мікрогідродинаміки, відомої також як мікрофлюїдика. Ця сучасна технологія дозволяє працювати з дуже малими обсягами рідин, маніпулювати ними і контролювати процеси, що в них відбуваються.

Команда спроектувала крихітні колони в проточному каналі пристрою таким чином, щоб вони захоплювали ракові клітини, пропускаючи при цьому здорові. Для цього фахівці використовували обчислювальну модель, яка дозволила їм порівнювати колони різної форми і розміру. В результаті вони обчислили оптимальні параметри, які дозволяли витягувати з рідини частинки потрібного розміру. Виявилося, що ромбоподібні колони мали найнижчий опір потоку, і що, зробивши їх довшими і гострішими, можна покращити їх фільтруючу дію.

Червоні кров'яні клітини є найменшими з плазмоцитів крові, їх діаметр становить від 6 до 8 мікрон. Білі кров'яні клітини дещо більші – їх діаметр від 7 до 30 мікрон. Незважаючи на те, що циркулюючі злоякісні плазматичні клітини в цілому більші за інших – їх діаметр варіюється від 30 до 50 мікрон – найменші з них мають такий же розмір, що і найбільші лейкоцити.

Однак білі кров'яні клітини мають здатність змінювати форму і, стискаючись, протискуватися між колоннами, в той час як злоякісні плазмоцити більш жорсткі, вони не можуть змінювати форму і тому застряють у фільтрі.

Дослідники протестували фільтруючий пристрій, використовуючи культивовані ракові клітини та зразки крові, взяті у пацієнтів з множинною мієломою. Ці експерименти показали, що кількість, що затримується фільтром циркулюючих плазматичних клітин у пацієнтів з активною фазою хвороби, була значно більшою в порівнянні з пацієнтами в ремісії та здоровими людьми.

«Цей пристрій демонструє високий потенціал як неінвазивний метод раннього виявлення або моніторингу перебігу множинної мієломи», – прокоментував результати дослідження його провідний автор Лидан Ю.