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Tecnica novella della disposizione testamentaria dei ricercatori per contare le celle di circolazione evasive del tumore

Mentre i tumori si sviluppano all'interno di un organo, egualmente rilasciano le celle che entrano nella circolazione sanguigna. Queste celle possono viaggiare ad altri organi, seminanti i nuovi tumori chiamati metastasi.

Gli ingegneri del MIT ora hanno sviluppato una tecnica che, per la prima volta, li permette di misurare la tariffa della generazione di queste celle di circolazione del tumore (CTCs) in mouse. Il loro approccio, che egualmente rivela quanto tempo CTCs sopravvive a scaricato una volta nella circolazione sanguigna, potrebbe aiutare gli scienziati ad imparare più circa come i tipi differenti di cancri si sono sparsi attraverso l'organismo.

“Scambiando il sangue fra i mouse mentre contavamo CTCs in tempo reale, abbiamo ottenuto una misura diretta di quanto CTCs entra rapidamente nella circolazione e di quanto ci vuole prima che fossero rimossi,„ dice Scott Manalis, il David H. Koch professore di assistenza tecnica nei dipartimenti di assistenza tecnica biologica e dell'ingegneria meccanica, di un membro dell'istituto di Koch per ricerca sul cancro integrante e dell'autore senior dello studio.

Facendo uso del loro nuovo sistema, i ricercatori potevano studiare CTCs dai tumori pancreatici come pure da due tipi di tumori del polmone.

Il dottorando Alex Miller ed il PhD '20, i ricercatori ospiti di Bashar Hamza dell'istituto di Koch, sono gli autori principali del documento, che compare oggi nelle comunicazioni della natura.

Cattura delle celle rare

Le celle di circolazione del tumore sono rare in pazienti: Un millilitro di sangue ha potuto contenere fra una e 10 tali celle. Negli ultimi anni, i ricercatori hanno inventato le strategie per catturare queste celle evasive, che possono rendere moltissime informazioni sul tumore di un paziente e perfino aiutano medici a tenere la carreggiata come un tumore sta reagendo al trattamento.

Le celle di circolazione del tumore sono attraenti perché potete ottenerli da sangue e forniscono una finestra nel tumore. È molto più facile del biopsiando il tumore.„

Scott Manalis, studia l'autore, David H. Koch il professor ed il membro senior, istituto di Koch per ricerca sul cancro integrante

In mouse, CTCs è ancor più difficile da trovare perché i mouse hanno soltanto un poco più di 1 millilitro di sangue. Potere studiare CTCs in mouse potrebbe aiutare i ricercatori a rispondere a molte domande eccezionali circa quanto queste celle sono sparse rapido dai tumori, quanto tempo sopravvivono a nella circolazione e quanto seminano efficientemente i nuovi tumori, Manalis dice.

Per provare a rispondere ad alcune di quelle domande, Manalis ed i suoi studenti hanno progettato un sistema che le lascia eliminare il sangue da un mouse con un tumore e scorrere in un mouse sano. Attraverso un tubo separato, il sangue dal mouse sano scorre di nuovo al mouse del tumore-cuscinetto. Il sistema comprende due contatori di cellule (uno per ogni mouse) che individuano ed eliminano le celle di circolazione del tumore dal sangue.

Facendo uso di questa impostazione, i ricercatori possono analizzare tutto sangue da ogni mouse in di meno che un'ora. Dopo la determinazione della concentrazione di CTCs nella circolazione sanguigna del mouse del tumore-cuscinetto e del mouse sano, possono calcolare la tariffa a cui CTCs è generato nel mouse del tumore-cuscinetto. Possono anche calcolare l'emivita delle celle -; una misura di quanto tempo sopravvivono a nella circolazione sanguigna prima di essere annullato dall'ente.

Lavorando con i membri del laboratorio delle prese nell'istituto di Koch, i ricercatori hanno usato il sistema per studiare i mouse con tre tipi differenti di tumori: cancro del pancreas, piccolo cancro polmonare delle cellule e non piccolo cancro polmonare delle cellule.

Hanno trovato che l'emivita di CTCs era equo simile fra i tre tipi di tumori, con i valori che variano a partire da 40 secondi a circa 250 secondi. Tuttavia, le tariffe della generazione hanno mostrato la molto più variabilità fra i tipi differenti del tumore. I piccoli tumori del polmone delle cellule, che sono conosciuti per essere aggressivamente metastatici, potrebbero spargere più di 100.000 CTCs all'ora, mentre i non piccoli tumori del polmone delle cellule ed i tumori pancreatici hanno sparso soltanto 60 CTCs all'ora.

Gli studi precedenti che hanno contato sull'iniezione delle celle del tumore dalle linee cellulari coltivate in laboratorio hanno trovato che quelle celle hanno avute un'emivita soltanto di alcuni secondi nella circolazione sanguigna, ma i nuovi risultati dal laboratorio di Manalis suggeriscono che CTCs endogeno realmente persistesse molto più lungamente di quello.

Generazione delle metastasi

I ricercatori egualmente hanno mostrato che i mouse sani che hanno ricevuto più successivamente CTCs hanno sviluppato le metastasi, anche dopo soltanto lo scambio alcun mille CTCs. Hanno trovato che CTCs dai tumori del polmone della piccolo-cella ha formato le metastasi nei fegati dei mouse sani riceventi, appena come hanno fatto nei mouse in cui i tumori originalmente si sono formati.

“Che cosa abbiamo realizzato era che questo CTCs che stiamo iniettando nell'inizio ricevente sano del mouse coltivare e creare le metastasi che possiamo individuare dopo una coppia di mesi,„ Hamza dice. “Che era emozionante osservare perché ha convalidato che la nostra tecnica di sangue-scambio può anche essere usata per iniettare delicatamente un campione possibile del ctc nel suo ambiente indigeno di sangue senza dovere arricchirlo facendo uso delle tecniche in vitro dure.„

Facendo uso di questo approccio, i ricercatori ora sperano di studiare come i trattamenti differenti della droga influenzano i livelli del ctc. “Con questo sistema, possiamo esaminare la concentrazione in tempo reale di CTCs, in modo da possiamo eseguire un trattamento della droga ed esaminare come sta pregiudicando il tempo di emivita e la tariffa della generazione,„ Miller diciamo.

I ricercatori egualmente pianificazione studiare altri tipi di cancri, compreso i cancri di sangue quali le leucemie ed i linfomi, facendo uso di questo sistema. La tecnica ha potuto anche essere usata per studiare la dinamica di circolazione di altri generi di celle, compreso le celle immuni quali i neutrofili e le celle di uccisore naturali.

Source:
Journal reference:

Hamza, B., et al. (2021) Measuring kinetics and metastatic propensity of CTCs by blood exchange between mice. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-021-25917-5.