Диагностика рака с помощью микрофлуидики

Диагностика рака с помощью микрофлуидики
Диагностика рака с помощью микрофлуидики
Ученые из университетов Страсбурга, университета Париж-Декарт, института динамики и самоорганизации им. Макса – Планка и американской фирмы «Raindance Technologies» разработали высокочувствительный метод, с помощью которого можно определить количество раковых клеток в пробе. Исследователи пользуются для этого методами микрофлуидики: крошечные капельки, которые текут через микроканалы, и которыми можно целенаправленно манипулировать и анализировать их, служат в качестве микроскопических пробирок для молекулярно-биологических реакций. Так учёные впервые смогли выявить одну болезненно измененную часть ДНК среди 200 000 здоровых частей, что соответствует чувствительности 0,0005 %.

При заболевании большинством видов рака ДНК пораженных клеток отличается определенными мутациями. Таким образом, они могут служить в качестве высокоточных биомаркеров для идентификации раковых клеток и ранней диагностики заболевания. Обычные методы анализа не очень чувствительны: они могут подтвердить изменение части ДНК только тогда, когда оно составляет минимум 10 % пробы. Однако как раз в пробах крови и пробах мочи пациентов часто обнаруживается менее 0,1 % измененной ДНК. Если бы можно было подтвердить и такое незначительное количество, то это был бы первый шаг в направлении более раннего диагноза и более целенаправленной терапии.

Теперь международной группе исследователей удалось решить эту проблему. С помощью мутации так называемого гена KRAS, которая встречается при лейкемии, легочном раке, раке толстой кишки и раке поджелудочной железы, они смогли добиться чувствительности 0,0005 %. Новый метод сочетает в себе недавние разработки в молекулярной диагностике с методами микрофлуидики. При этом крошечные капельки воды диаметром всего несколько микрометров, которые можно производить тысячами и манипулировать ими в микроканалах, выполняют роль пробирок: в каждой отдельной капле протекает реакция, призванная доказать наличие измененных генов.

Процесс начинается с «производства» крошечных пробирок. Водный раствор, который содержит пробы ДНК и два других активных вещества, постепенно впрыскивается в растительное масло так, что возникают маленькие капельки. Исследователи смогли оптимизировать процесс таким образом, что каждая капля содержит максимум одну часть ДНК.

На следующем этапе ученые подвергают целое скопление капелек процессу, который увеличивает части ДНК. Дополнительные активные вещества, которые были добавлены сначала, заботятся о том, чтобы капельки с измененной ДНК флуоресцировали после этого зеленым цветом, а капельки со здоровой ДНК — красным. Затем исследователи снова разделяют капельки и «ставят» их с помощью микроканала в ряд, как на жемчужном ожерелье, чтобы посчитать количество зеленых и красных капелек.

Таким образом можно точно определить отношение количества красных капелек к зеленым. Данный метод не только имеет непревзойденную до сих пор чувствительность, но и позволяет сделать точный количественный анализ.

По материалам Bionity.com