Komórki nowotworowe mogą rozprzestrzeniać się na inne części ciała poprzez krew. A teraz naukowcy opracowali nowy rodzaj lasera, który może znajdować i przebijać te komórki nowotworowe z zewnątrz skóry.
Choć nadal może być daleko do zostania komercyjnym narzędziem diagnostycznym, laser jest do 1000 razy bardziej czuły niż obecne metody wykrywania komórek nowotworowych we krwi, naukowcy poinformowali 12 czerwca w czasopiśmie Science Translational Medicine.
Aby przetestować rozprzestrzenianie się raka, lekarze zazwyczaj pobierają próbki krwi, ale często testy nie znajdują komórek nowotworowych, nawet jeśli są obecne w jednej próbce, szczególnie jeśli pacjent ma wczesną postać raka, powiedział starszy autor Vladimir Zharov, dyrektor centrum nanomedycyny na University of Arkansas for Medical Sciences.
Jeśli testy powrócą pozytywnie, oznacza to zazwyczaj, że we krwi występuje wysokie stężenie krążących komórek nowotworowych; w tym momencie rak prawdopodobnie rozprzestrzenił się szeroko na inne narządy i często jest „za późno, aby skutecznie leczyć pacjentów”, dodał Zharov.
Wiele lat temu Zharov i jego zespół wpadli na pomysł alternatywnej, nieinwazyjnej metody badania większych ilości krwi z większą czułością. Podążając znaną drogą, przetestowali go w laboratorium, a następnie na zwierzętach, a ostatnio przeprowadzili badania kliniczne na ludziach.
Nowa technologia, nazwana Cytophone, wykorzystuje impulsy światła laserowego na zewnątrz skóry do podgrzewania komórek we krwi. Ale laser nagrzewa tylko komórki czerniaka - nie zdrowe komórki - ponieważ komórki te niosą ciemny pigment zwany melaniną, który pochłania światło. Następnie Cytophone używa techniki ultradźwiękowej do wykrycia maleńkich, drobnych fal emitowanych przez ten efekt ogrzewania.
Przetestowali tę technologię na 28 jasnoskórych pacjentach, którzy mieli czerniaka i na 19 zdrowych ochotnikach, którzy nie mieli czerniaka. Świeciły laserem w ręce pacjentów i odkryły, że w ciągu 10 sekund do 60 minut technologia może zidentyfikować krążące komórki nowotworowe u 27 z 28 ochotników.
Znajdowanie i zabijanie komórek nowotworowych
Powiedzieli, że urządzenie nie zwróciło żadnych fałszywych wyników pozytywnych zdrowym ochotnikom i nie spowodowało problemów związanych z bezpieczeństwem ani skutków ubocznych. Melanina jest pigmentem normalnie obecnym w skórze, ale komórki skóry nie są uszkodzone, powiedział Zharov. Chociaż skóra naturalnie wytwarza melaninę, ta technika laserowa nie uszkadza tych komórek. To dlatego, że światło lasera odsłania stosunkowo duży obszar na skórze (więc nie jest wystarczająco skupiony na poszczególnych komórkach skóry, aby je uszkodzić), podczas gdy energia lasera jest bardziej skoncentrowana na naczyniach krwionośnych i krążących komórkach nowotworowych, dodał.
Nieoczekiwanie zespół stwierdził również, że po leczeniu pacjenci z rakiem mieli mniej krążących komórek nowotworowych. „Zużyliśmy stosunkowo mało energii”, a głównym celem było raczej diagnozowanie niż leczenie raka, powiedział Zharov. Jednak nawet przy tak niskiej energii wiązka laserowa zdawała się niszczyć komórki rakowe.
Oto, jak to działa: Gdy melanina absorbuje ciepło, woda wokół melaniny wewnątrz komórek zaczyna parować, tworząc bąbel, który rozszerza się i zapada, mechanicznie niszcząc komórkę, powiedział Zharov.
„Naszym celem jest zabicie tych komórek, możemy pomóc w zapobieganiu rozprzestrzenianiu się raka z przerzutami” - powiedział. Ma jednak nadzieję, że przeprowadzi więcej badań w celu dalszej optymalizacji urządzenia w celu zabicia większej liczby komórek nowotworowych, a jednocześnie pozostanie nieszkodliwy dla innych komórek.
Nie przetestowali jeszcze tego urządzenia u osób o ciemniejszej skórze, które mają wyższy poziom melaniny. Mimo to tylko bardzo niewielki odsetek Afroamerykanów cierpi na czerniaka.
Zespół ma nadzieję rozwinąć technologię w celu znalezienia krążących komórek nowotworowych uwalnianych przez nowotwory inne niż czerniak. Te komórki rakowe nie niosą melaniny, więc aby je wykryć, badacze najpierw musieliby wstrzyknąć pacjentom określone markery lub cząsteczki, które wiązałyby się z tymi komórkami, aby mogły zostać zaatakowane przez laser. Jak dotąd wykazali, że ta technika może działać na ludzkich komórkach raka piersi w laboratorium.
