Wyrywanie komórek z krwioobiegu

Bioinżynierowie opracowali wszczepialne urządzenie, które wychwytuje bardzo czyste próbki komórek macierzystych krążących we krwi. Urządzenie, odcinek plastikowej rurki pokrytej białkami, może prowadzić do lepszych przeszczepów szpiku kostnego i terapii komórkami macierzystymi, a także jest obiecującym sposobem na wychwytywanie i przeprogramowywanie komórek rakowych wędrujących w krwiobiegu. Firma Ruch komórkowy komercjalizuje technologię.

Łapacz komórek: Bioinżynier z University of Rochester, Michael King, trzyma odcinek mikrorurek z tworzywa sztucznego wyłożonych białkami, które zatrzymują komórki rakowe i macierzyste.

Kiedy pacjenci otrzymują przeszczepy szpiku kostnego, tak naprawdę otrzymują wlewy dorosłej komórki macierzystej. Komórki macierzyste pochodzące ze szpiku kostnego odgrywają kluczową rolę w odnawianiu krwi w okresie dorosłości, tworząc nowe komórki do przenoszenia tlenu i zwalczania infekcji. Te dorosłe komórki macierzyste można pobrać za pomocą nowego urządzenia.

Nowe urządzenie naśladuje małe naczynie krwionośne: jest to plastikowa rurka o średnicy kilkuset mikrometrów, pokryta białkami zwanymi selektynami. Wydaje się, że celem selektyn w organizmie jest spowolnienie kilku rodzajów komórek, aby mogły odbierać inne sygnały chemiczne. Na przykład biała krwinka może zostać poinstruowana, aby opuściła krążenie i dostała się do rany, gdzie chroniłaby przed infekcją. Selektyny powodują, że [niektóre] komórki sklejają się i spowalniają, mówi Michael King , inżynier chemik z University of Rochester, który opracowuje urządzenia do przechwytywania komórek. Różne typy selektyn wiążą się z różnymi rodzajami komórek, w tym płytkami krwi, komórkami macierzystymi pochodzącymi ze szpiku kostnego i komórkami odpornościowymi, takimi jak białe krwinki.

W nadchodzącej publikacji w British Journal of Hematology King donosi, że wszczepione szczurom mikrorurki pokryte selektyną mogą wychwytywać bardzo czyste próbki aktywnych komórek macierzystych z krążącej krwi. Podobną demonstrację oczyszczania komórek macierzystych przedstawił na próbkach pobranych z ludzkiego szpiku kostnego w zeszłym roku. Pacjenci z nowotworami często wymagają przeszczepu szpiku kostnego po ostrej chemioterapii i radioterapii, które zabijają dorosłe komórki macierzyste we krwi.

Multimedialne

• Zobacz nowe urządzenie Michaela Kinga w akcji.

Czystość tych przeszczepów może być kwestią życia lub śmierci. Kiedy przeszczep pochodzi z własnego szpiku kostnego pacjenta – pobranego przed leczeniem – bardzo ważne jest, aby nie zawierał on żadnych komórek rakowych. Jeśli pochodzi od innej osoby, istnieje szansa, że ​​komórki odpornościowe dawcy zaatakują biorcę, jeśli nie zostaną odfiltrowane. Ale obecne metody oczyszczania są powolne i nieefektywne, mówi King. Te, które opierają się na rozpoznawaniu przeciwciał lub wielkości i kształcie komórek, zazwyczaj ekstrahują tylko niewielką część komórek macierzystych z próbki krwi; reszta idzie na marne.

Dwadzieścia osiem procent komórek przechwyconych przez implanty Kinga to komórki macierzyste. To zdumiewające, biorąc pod uwagę, jak rzadkie są one w krwiobiegu, mówi King. Implanty prawdopodobnie nie byłyby w stanie wychwycić wystarczającej liczby komórek macierzystych do przeszczepu. Ale King uważa, że ​​filtrowanie krwi dawcy przez długi odcinek rurek pokrytych selektyną na zewnątrz ciała, w procesie podobnym do dializy, byłoby bardzo skuteczne. Ta technika z pewnością będzie przydatna poza ciałem jako sposób oczyszczania komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego, mówi Daniel młot , katedra bioinżynierii na Uniwersytecie Pensylwanii.

Hammer uważa, że ​​urządzenia Kinga będą miały również szersze zastosowania jako implanty służące do mobilizowania własnych komórek macierzystych danej osoby do regeneracji uszkodzonych tkanek. Hammer mówi, że spowalniając komórki za pomocą selektyn, a następnie eksponując je na inne rodzaje sygnałów, urządzenia Kinga mogą wychwytywać komórki macierzyste, koncentrować je i różnicować, bez konieczności wyjmowania komórek z organizmu. Może istnieć sposób na wykorzystanie selektyn do ekstrakcji nerwowych komórek macierzystych.

To bardzo szerokie odkrycie, mówi Hammer. Rzeczywiście, King mówi, że odniósł już pewien sukces przy użyciu powłok selektynowych do przeprogramowania komórek rakowych.

Wydaje się, że komórki rakowe przejmują szlaki selektyny, aby rozprzestrzenić się na inne części ciała, proces znany jako przerzuty. Guzy przenoszą komórki do krwiobiegu. Niektóre z tych komórek wydają się wychodzić za pomocą selektyn; zagnieżdżone w nowej tkance, następnie tworzą nowe guzy. Te guzy wtórne powodują więcej zgonów z powodu raka niż guzy początkowe.

King mówi, że ma nieopublikowane prace wykazujące, że komórki białaczki, które toczą się po powłoce selektyn i specyficznej dla raka cząsteczce sygnałowej, przejdą proces zwany zaprogramowaną śmiercią komórki. Zdrowe komórki macierzyste również przetaczają się przez urządzenie, ponieważ przyciągają je selektyny, ale sygnał śmierci nie ma na nie wpływu. Białaczka jest nowotworem krwi, ale King spodziewa się, że powłoka przeciwnowotworowa zadziała również w przypadku guzów litych. Urządzenia pokryte tymi powłokami mogą być wszczepiane pacjentom z rakiem w celu zapobiegania lub spowolnienia przerzutów.

King ma nadzieję przetestować w tym roku implanty przeciwprzerzutowe u zwierząt. Współpracuje z Jeffrey Karp , bioinżynier w Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology oraz Robert Langer , profesor Instytutu MIT, w celu opracowania powłok selektynowych, które są stabilne przez miesiące, a nie dni.

Dyrektor generalny CellTraffix, Tom Fitzgerald, mówi, że pierwszy produkt firmy, zestaw, który umożliwi naukowcom wychwytywanie dużej liczby komórek macierzystych i rakowych w laboratorium, prawdopodobnie trafi na rynek na początku przyszłego roku. Firma ma nadzieję rozpocząć testy kliniczne powłok przeciwnowotworowych na początku 2010 roku.

ukryć