Naukowcy z USA opracowali przenośny czujnik obciążenia, który może mierzyć drobne zmiany w wielkości guzów u myszy. Zespół twierdzi, że urządzenie może drastycznie przyspieszyć walidację potencjalnych leków przeciwnowotworowych. W badaniach udało mu się wykryć zmiany w wielkości guza o wielkości około 10 µm w ciągu kilku godzin od rozpoczęcia leczenia lekami przeciwnowotworowymi.
Myszy z guzami tuż pod skórą są regularnie wykorzystywane do testowania potencjalnych leków przeciwnowotworowych, ponieważ wykazano, że zapewniają wyniki zbliżone do wyników klinicznych. Skuteczność potencjalnego leczenia ogólnie określa się poprzez obserwację zmian wielkości i objętości guzów podskórnych w porównaniu z nieleczoną grupą kontrolną. Jednak technologia pomiaru regresji tych nowotworów nie jest szczególnie zaawansowana. Zwykle mierzy się je ręcznie za pomocą suwmiarki. Oprócz tworzenia problemów z dokładnością, powoduje to również, że proces jest czasochłonny i pracochłonny, co ogranicza liczbę leków, które można przetestować, oraz wielkość badań.
Teraz Alexa Abramsona, inżynier chemik, który pracował przy ul Stanford University kiedy prowadził te badania, ale od tego czasu przeniósł się do Georgia Institute of Technology, a jego współpracownicy opracowali elastomerowo-elektroniczny czujnik naprężenia, który mógłby poprawić szybkość i objętość testowania narkotyków poprzez zapewnienie ciągłych pomiarów wielkości guza. Zauważają, że autonomiczne i dokładne monitorowanie guza w czasie rzeczywistym oferowane przez ich urządzenie może otworzyć nowe ścieżki w zakresie wysokowydajnych badań przesiewowych leków i podstawowych badań nad rakiem.
Czujnik – nazwany FAST (elastyczne autonomiczne czujniki do pomiaru nowotworów) – składa się z 50 nm warstwy złota na wierzchu elastomeru styrenowo-etylenowo-butylenowo-styrenowego. Kiedy czujnik zostanie poddany naprężeniu, w warstwie złota pojawiają się mikropęknięcia, zwiększając opór elektryczny. Opór czujnika rośnie wykładniczo wraz z odkształceniem, a naukowcy twierdzą, że podczas rozciągania czujnika byli w stanie wykryć zmiany o wielkości zaledwie 10 µm.
Do przetestowania czujników badacze wykorzystali dwa modele nowotworów: bioluminescencyjne ludzkie komórki raka płuc i linię komórkową chłoniaka z komórek A20 B. Po wszczepieniu myszom komórek nowotworowych pod skórę zmierzyli wzrost guzów, a następnie ocenili reakcję nowotworu na znane środki terapeutyczne. Czujnik naprężenia, płytka drukowana wysyłająca dane do aplikacji na smartfonie oraz akumulator umieszczono w plecaku wydrukowanym w 3D, przymocowanym do myszy za pomocą opatrunku foliowego i kleju bibułkowego. Czujniki wstępnie rozciągnięto do 50% odkształcenia, aby umożliwić pomiar zarówno wzrostu, jak i regresji.
Obserwując wzrost guza przez tydzień, zespół stwierdził, że pomiary wykonane za pomocą czujników naprężenia były porównywalne z pomiarami wykonanymi suwmiarką i systemem obrazowania luminescencyjnego.
W ciągu 5 godzin od rozpoczęcia leczenia czujnik szczepu był w stanie wykryć zmiany w wielkości guza w porównaniu z nieleczonymi myszami. Regresji guza nie wykryto za pomocą obrazowania bioluminescencyjnego ani pomiarów suwmiarką – przy użyciu tych narzędzi nie było statystycznej różnicy między grupami leczonymi i nieleczonymi w pomiarach guza w punkcie czasowym 5 godzin. Podczas tygodniowych okresów leczenia pomiary z czujnika były podobne do tych uzyskanych za pomocą suwmiarki i obrazowania bioluminescencyjnego.
Proces „serce na chipie” może przyspieszyć testowanie narkotyków
Według naukowców FAST ma trzy zalety w porównaniu z innymi powszechnymi metodami pomiaru guza, takimi jak suwmiarka, wszczepialne czujniki ciśnienia i obrazowanie: umożliwia ciągłe monitorowanie guza; może mierzyć zmiany wielkości i kształtu, które są trudne do wykrycia innymi technikami; a ponieważ jest autonomiczny, powinien umożliwiać szybsze, tańsze i zakrojone na większą skalę przedkliniczne testowanie leków.
„To zwodniczo prosty projekt” – mówi Abramson – „ale te nieodłączne zalety powinny być bardzo interesujące dla społeczności farmaceutycznej i onkologicznej. FAST może znacząco przyspieszyć, zautomatyzować i obniżyć koszty procesu badań przesiewowych terapii nowotworowych.”
Naukowcy opisują swoje wyniki w Postępy nauki.
