Устройство, о размере монеты доллара США, разработано, чтобы помочь ученым, узким в на безопасных диапазонах электрических полей неагрессивно рассматривать грудь, легкое и другие формы рака. Результаты изданы онлайн в Научных Отчетах.Среди соавторов газеты Роджер Камм, Сесил и Ида Грин Выдающийся профессор Механической и Биологической Разработки в MIT, а также исследователи Андреа Павези и Джулия Адриани, postdoc Маджид Эбрэхими Варкиэни и студент Энди Тей Союза Сингапура-MIT для Исследования и (УМНОЙ) Технологии.
Старший научный сотрудник Вэй Хсюн Еап и адъюнкт-профессор Сив Ченг Вонг Сингапурской Сети Иммунологии также способствовали отчету.«Мы надеемся, что это устройство увеличит интерес исследователями, которые исследуют эффект электрических полей на различных типах рака», говорит Адриэни. «В нашем исследовании мы заметили, что эффект был ограничен раковой клеткой на проверенных частотах и интенсивности, но мы действительно должны исследовать другие клетки и параметры».Электрический рецепт
В течение прошлого десятилетия ученые экспериментировали с использованием электрических полей, чтобы рассматривать злокачественные клетки в альтернативном лечении рака, названном областью рассмотрения опухоли или TTF. Терапия происходит от взаимодействия между ключевыми клеточными структурами в опухолях и внешнего электрического поля.В целом электрическое поле – область сил, которые действуют на объекты, у которых есть электрический заряд.
Электрическое поле может также влиять на выравнивание полярных молекул в опухолевых клетках, таких как микроканальцы. Обычно, эти молекулы крайне важны для клеточного деления, которое, когда оно входит в перегрузку, приводит к росту опухоли.
Когда микроканальцы выстраиваются в линию вплотную, чтобы сформировать митотический шпиндель, генетический материал клетки свойственен шпиндельным волокнам, таща и разделяя клетку на две клетки.В прошлом ученые заметили, что эти заряженные молекулы отвечают на низкочастотное электрическое поле между 100 и 300 килогерцами и с интенсивностью, столь же сильной как полевая сила миксера или тостера. Вместо того, чтобы формировать митотические шпиндели, выравнивание микроканальца разрушено таким способом, которым оно предотвращает рост опухоли и клеточное деление.«Ученые пытались выяснить много различных рецептов, чтобы попытаться стимулировать клетку с электрическим полем», говорит Павези. «Щипая интенсивность и частоту, Вы можете иметь эффект только на раковые клетки, оставляя другой тип клеток неизменным, не разрушая их.
Это – ключевое понятие».Компания, Novocure, была с тех пор основана, чтобы развивать методы лечения TTF для людей с мозгом и раком легких.
Pavesi, который помогал проектировать микрожидкие устройства с Каммом, придумал идею для устройства, чтобы проверить TTF после наблюдения разговора ТЕДА основателем Новокьюра.«Немедленно, я думал мне, ‘Это – легкая вещь, которую я могу копировать в одном из моих устройств’», Павези вспоминает.
Выигрывая времяИсследователи изготовили устройство от PDMS, широко используемого, подобного гелю полимера, и скопировали маленькие каналы через устройство. Они тогда развивали проводящую смесь, сделанную из серебряных хлопьев размера микрона и PDMS, который они вылечили, затем введенный в два канала в устройстве, чтобы сформировать два крошечных, отдельных электрода.
В регионе между электродами они ввели гидрогели с грудью или клетками рака легких, а также маленькими массами опухоли. Исследователи также ввели здоровые человеческие эндотелиальные клетки. Гидрогели создали трехмерную матрицу, чтобы подражать внеклеточной окружающей среде.
Команда подвергла каждый тип клетки в 3D матрице к чередованию электрических полей на частотах 150 или 200 килогерц, непрерывно, на интенсивности 1,1 В за сантиметр.В отсутствие электрического поля Павези говорит, что раковые клетки начинают распространяться и распространяться в течение двух дней. Однако он и Адриэни наблюдали значительное замедление в развитии опухоли после трех дней непрерывной стимуляции электрического поля: Быстрое увеличение было заметно уменьшено, в то время как маленькие массы клеток рака легких не рассеяли указание на запрещение их метастатического потенциала.
Кроме того, здоровые эндотелиальные клетки в том же самом устройстве оставили незатронутыми. Исследователи выдвигают гипотезу, что здоровые клетки могут потребовать, чтобы различные частоты были под влиянием электрического поля, поскольку их размер и электрические свойства сильно отличающиеся от той из раковых клеток.Адриэни надеется, что микрожидкое устройство может помочь ученым проверить широкий спектр интенсивности электрического поля и частот на других типах раковой клетки.
В то время как терапия TTF была одобрена Управлением по контролю за продуктами и лекарствами для лечения опухолей головного мозга, та процедура одобрения заняла годы, чтобы проверить электрические поля, сначала в пробирке, затем у животных и в людях. Павези говорит, что микрожидкое устройство могло ускорить тот процесс.
«Возможно, показывая TTF, чтобы оптимизировать частоту и интенсивность, Вы можете, по крайней мере, уменьшить время, которое требуется для в естественных условиях исследований», говорит Павези. «Могут быть тысячи переменных, но Вы могли сначала судить их в этом устройстве. Если Вы находите 10, что работа, Вы можете идти вперед и попробовать те 10 в модели животных».
«Для персонализированной медицины Вы можете проверить, работает ли рецепт на определенного человека», говорит Адриэни. «Через три дня у Вас может быть ответ. И для многих больных раком, которые умирают метастаза, время – все».