Nytt diagnoschip möjliggör snabb övervakning av hjärntumörbehandling

Nytt diagnoschip möjliggör snabb övervakning av hjärntumörbehandling

Nytt diagnostiskt chip drar paket som frigörs av tumörceller från blodet och visar om cancerceller dog under kemoterapiinfusion.

Forskare vid Northwestern Medicine och University of Michigan har visat att effektiviteten av kemoterapi för hjärncancer, som ges med en teknik som öppnar blod-hjärnbarriären, kan övervakas genom att ta ett blodprov.

Det nya testet kan hjälpa patienter med en form av hjärncancer som kallas glioblastom genom att informera läkarna om de ska fortsätta med ett visst kemoterapiläkemedel, byta läkemedel eller avbryta behandlingen. Studien finansierades främst av National Institutes of Health.

"Istället för att behöva vänta månader kan vi efter en dos veta om en viss behandling fungerar", säger Northwestern Medicine neurokirurg Adam Sonaband, medförfattare till studien publicerad i Nature Communications. "Detta är enormt för glioblastompatienter. Det kan potentiellt förhindra patienter från att få ineffektiva behandlingar under långa perioder, och därmed också undvika onödiga biverkningar."

Glioblastom är en ofta dödlig sjukdom där de flesta patienter dör inom två år och endast 10 % av patienterna lever fortfarande efter fem år. Tumören uppstår från hjärnan och invaderar den, så den kan inte tas bort helt. En del kvarvarande cancerceller finns kvar efter operationen och leder till utvecklingen av nya tumörer. Och till skillnad från andra typer av cancer kan de flesta kemoterapiläkemedel och cancerläkemedel inte passera blod-hjärnbarriären, som skyddar hjärnan från gifter.

Forskare vid Northwestern Medicine Malnati Brain Tumor Institute genomförde en tidigare klinisk prövning med Cartheras SonoCloud-9 i Lyon, Frankrike - en terapeutisk ultraljudsapparat som öppnade blod-hjärnbarriären i ungefär en timme för att tillåta cellgiftsläkemedlet paklitaxel att komma in. Denna nya analys, som testar diagnostisk teknologi från University of Michigan, visar att öppningen av blod-hjärnbarriären också tillåter tumörinnehåll att läcka in i blodet. Blodprover som tas före och efter varje behandling kan användas för att bedöma hur väl en behandling fungerar.

Små partiklar som kallas extracellulära vesiklar, som frigörs av cancercellerna, flyter i patientens blod. Dessa partiklar fungerar som budbärarämnen och transporterar specifika delar av genetiskt tumörmaterial och proteiner. Den stora utmaningen är att ta reda på hur man hittar och extraherar endast de som kommer från cancerceller och inte från andra delar av kroppen."

Sunitha Nagrath, Dwight F. Benton professor i kemiteknik vid UM och medförfattare till studien

Michigan-teamet hittade ett sätt att fånga extracellulära vesiklar och partiklar (EVP) från cancerceller med hjälp av en specifik lipid eller fettmolekyl, som vanligtvis finns på ytan av exosomen. Genom att isolera från blodplasmaprover som körs genom deras GlioExoChip, blir blodprover "vätskebiopsier".

"Celler använder extracellulära vesiklar och partiklar för kommunikation, och EVP:er kan missbrukas för sjukdomsprogression. Det är spännande att vara en del av denna teknik som framgångsrikt kan använda EVP:er för att övervaka behandlingssvar i tumörer", säger Abha Kumari, doktor. student i kemiteknik vid UM och medförfattare till studien.

EVP från celler som dör under behandling är lättare att fånga eftersom lipiden som används för att fånga EVP är mer rikligt. Så teamet räknade de extracellulära vesiklerna som kom från tumörer före och efter varje behandling och beräknade ett förhållande genom att dividera antalet efter kemoterapi med antalet före kemoterapi. Om detta förhållande ökade med varje kemoterapisession var behandlingen framgångsrik. Om värdet förblev oförändrat eller minskade ansågs behandlingen slutligen vara misslyckad.

"Att öppna blod-hjärnbarriären möjliggör mätning av tumörhärledda vesiklar i blodet, vilket ger en kliniskt meningsfull flytande biopsisignal", säger Mark Youngblood, en neurokirurgisk invånare vid Northwestern Medicine och medförsta författare till studien. "GlioExoChip ger ett snabbt och minimalt invasivt sätt att övervaka behandlingssvar i en sjukdom där MRI-skanningar ofta ger missvisande resultat."

Därefter kommer forskarna att validera sina resultat med andra glioblastomterapier och fortsätta att studera nyttan av att upptäcka extracellulära vesiklar för att bedöma behandling av andra cancerformer.

Ytterligare stöd för denna studie gavs av Lou och Jean Malnati Brain Tumor Institute vid Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center, Moceri Family Foundation, UM Forbes Institute for Cancer Discovery, US Department of Defense, American Brain Tumor Association, Tap Cancer Out och Focused Ultrasound Foundation. Support i natura gavs av Carthera, tillverkaren av SonoCloud-9-enheten, en undersökningsenhet som ännu inte godkänts utanför kliniska prövningar.

Carthera-forskare bidrog också till denna studie.

Enheten byggdes vid Lurie Nanofabrication Facility. Studien genomfördes med hjälp av Michigan Center for Materials Characterization, Biointerfaces Institute Nanotechnicum och Proteomics Resource Facility.

Teamet har ansökt om patentskydd med stöd från UM Innovation Partnerships och letar efter partners för att få ut tekniken på marknaden.

Källor: