Ένας φορητός αισθητήρας στελέχους που μπορεί να μετρήσει μικροσκοπικές αλλαγές στο μέγεθος των όγκων σε ποντίκια αναπτύχθηκε από ερευνητές στις ΗΠΑ. Η ομάδα λέει ότι η συσκευή θα μπορούσε να επιταχύνει δραστικά την επικύρωση πιθανών αντικαρκινικών φαρμάκων. Σε δοκιμές ήταν σε θέση να ανιχνεύσει αλλαγές στο μέγεθος του όγκου περίπου 10 μm μέσα σε λίγες ώρες από την έναρξη της θεραπείας με αντικαρκινικά φάρμακα.
Τα ποντίκια με όγκους ακριβώς κάτω από το δέρμα χρησιμοποιούνται τακτικά για τη δοκιμή πιθανών αντικαρκινικών φαρμάκων, καθώς έχει αποδειχθεί ότι παρέχουν αποτελέσματα που είναι κοντά στα κλινικά αποτελέσματα. Η αποτελεσματικότητα μιας προοπτικής θεραπείας καθορίζεται γενικά με την παρατήρηση του τρόπου με τον οποίο αυτοί οι υποδόριοι όγκοι αλλάζουν σε μέγεθος και όγκο, σε σύγκριση με τους μάρτυρες που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία. Όμως η τεχνολογία για τη μέτρηση της υποχώρησης αυτών των όγκων δεν είναι ιδιαίτερα προηγμένη. Συνήθως μετρώνται με το χέρι με δαγκάνες. Εκτός από τη δημιουργία προβλημάτων με ακρίβεια, αυτό καθιστά επίσης τη διαδικασία χρονοβόρα και εντατική εργασία, μειώνοντας τον όγκο των φαρμάκων που μπορούν να δοκιμαστούν και το μέγεθος των δοκιμών.
Τώρα Άλεξ Άμπραμσον, χημικός μηχανικός που είχε έδρα στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ όταν διεξήγαγε αυτήν την έρευνα, αλλά από τότε μετακόμισε στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Τζόρτζια και οι συνάδελφοί του ανέπτυξαν έναν ελαστομερή-ηλεκτρονικό αισθητήρα καταπόνησης που θα μπορούσε να βελτιώσει την ταχύτητα και τον όγκο των δοκιμών φαρμάκων παρέχοντας συνεχείς μετρήσεις του μεγέθους του όγκου. Σημειώνουν ότι η σε πραγματικό χρόνο, αυτόνομη και ακριβής παρακολούθηση του όγκου που προσφέρει η συσκευή τους θα μπορούσε να ανοίξει νέα μονοπάτια στον έλεγχο φαρμάκων υψηλής απόδοσης και στη βασική έρευνα για τον καρκίνο.
Ο αισθητήρας - που ονομάζεται FAST (ευέλικτοι αυτόνομοι αισθητήρες που μετρούν όγκους) - αποτελείται από ένα στρώμα χρυσού 50 nm πάνω από ένα ελαστομερές στυρόλιο-αιθυλένιο-βουτυλένιο-στυρόλιο. Όταν εφαρμόζεται πίεση στον αισθητήρα, εμφανίζονται μικρορωγμές στο στρώμα χρυσού, αυξάνοντας την ηλεκτρική αντίσταση. Η αντίσταση στον αισθητήρα αυξάνεται εκθετικά με την καταπόνηση και οι ερευνητές λένε ότι όταν τεντώνουν τον αισθητήρα, μπόρεσαν να ανιχνεύσουν αλλαγές μόλις 10 μm.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δύο μοντέλα καρκίνου για να δοκιμάσουν τους αισθητήρες: βιοφωταύγεια ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα του πνεύμονα και μια κυτταρική σειρά λεμφώματος Β κυττάρων Α20. Αφού εμφύτευσαν καρκινικά κύτταρα κάτω από το δέρμα ποντικών, μέτρησαν τον τρόπο ανάπτυξης των όγκων και στη συνέχεια αξιολόγησαν την απόκριση του όγκου σε γνωστούς θεραπευτικούς παράγοντες. Ο αισθητήρας καταπόνησης, μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος που στέλνει δεδομένα σε μια εφαρμογή smartphone και μια μπαταρία τοποθετήθηκαν σε ένα τρισδιάστατο εκτυπωμένο σακίδιο, προσαρτημένο στα ποντίκια χρησιμοποιώντας επίδεσμο μεμβράνης και κόλλα χαρτιού. Οι αισθητήρες τεντώθηκαν εκ των προτέρων σε καταπόνηση 3%, για να καταστεί δυνατή η μέτρηση τόσο της ανάπτυξης όσο και της παλινδρόμησης.
Όταν παρατήρησε την ανάπτυξη του όγκου για μια εβδομάδα, η ομάδα διαπίστωσε ότι οι μετρήσεις από τους αισθητήρες καταπόνησης ήταν συγκρίσιμες με εκείνες από τα παχύμετρα και ένα σύστημα απεικόνισης φωταύγειας.
Μέσα σε 5 ώρες από την έναρξη της θεραπείας, ο αισθητήρας στελέχους ήταν σε θέση να ανιχνεύσει αλλαγές στο μέγεθος του όγκου σε σύγκριση με ποντίκια που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία. Αυτή η παλινδρόμηση του όγκου δεν εντοπίστηκε με απεικόνιση βιοφωταύγειας ή μετρήσεις παχύμετρου - με αυτά τα εργαλεία, δεν υπήρχε στατιστική διαφορά μεταξύ της ομάδας που υποβλήθηκε σε θεραπεία και της ομάδας χωρίς θεραπεία στις μετρήσεις του όγκου στο χρονικό σημείο των 5 ωρών. Σε περιόδους θεραπείας διάρκειας μιας εβδομάδας, οι μετρήσεις από τον αισθητήρα ήταν παρόμοιες με εκείνες από παχύμετρα και βιοφωταύγεια απεικόνιση.
Η διαδικασία «Heart-on-a-chip» θα μπορούσε να επιταχύνει τη δοκιμή φαρμάκων
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το FAST προσφέρει τρία πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες κοινές επιλογές μέτρησης όγκου, όπως δαγκάνες, εμφυτεύσιμους αισθητήρες πίεσης και απεικόνιση: επιτρέπει τη συνεχή παρακολούθηση του όγκου. Μπορεί να μετρήσει αλλαγές στο μέγεθος και το σχήμα που είναι δύσκολο να εντοπιστούν με άλλες τεχνικές. Και καθώς είναι αυτόνομο, θα πρέπει να επιτρέπει ταχύτερο, φθηνότερο και μεγαλύτερης κλίμακας προκλινικό έλεγχο φαρμάκων.
«Είναι ένα απατηλά απλό σχέδιο», λέει ο Abramson, «αλλά αυτά τα εγγενή πλεονεκτήματα θα πρέπει να είναι πολύ ενδιαφέροντα για τις φαρμακευτικές και ογκολογικές κοινότητες. Το FAST θα μπορούσε να επιταχύνει σημαντικά, να αυτοματοποιήσει και να μειώσει το κόστος της διαδικασίας προσυμπτωματικού ελέγχου των θεραπειών για τον καρκίνο».
Οι ερευνητές αναφέρουν τα αποτελέσματά τους στο Προκαταβολές Επιστήμη.
