Các nhà khoa học đã phát triển một thiết bị không xâm lấn có thể không chỉ phát hiện các tế bào khối u ác tính di chuyển trong máu mà còn tiêu diệt chúng.

Thiết bị mà các nhà điều tra gọi là Cytophone đã phát hiện chính xác các tế bào ung thư ở 27 trong số 28 người bị u ác tính. Nó cũng làm giảm số lượng tế bào ung thư trong máu của những người tham gia, cho thấy rằng nó có thể giết chết các tế bào.

Thiết bị này sử dụng chùm tia laser và sóng âm thanh để quét máu lưu thông để tìm các tế bào khối u ác tính. Nó không yêu cầu bất kỳ kim tiêm hoặc lấy máu nào và có thể quét toàn bộ lượng máu của một người—khoảng 5 lít—trong vài giờ.

Nghiên cứu do NCI tài trợ đã chứng minh tính khả thi của việc sử dụng thiết bị để phát hiện tế bào ung thư trong máu của những người bị u ác tính, điều tra viên cấp cao của nghiên cứu, Vladimir Zharov, Ph.D., D.Sc., giám đốc Trung tâm y học nano Arkansas tại Đại học Arkansas cho biết. Đại học Khoa học Y khoa Arkansas.

Miguel Ossandon, Ph.D., thuộc Ban Chẩn đoán và Điều trị Ung thư của NCI, người giám sát tài trợ của nghiên cứu, cho biết: “Một vấn đề với việc phát hiện các tế bào khối u lưu hành là chúng được tìm thấy với số lượng rất nhỏ trong máu.

Theo kết quả nghiên cứu được công bố ngày 12 tháng 6 trên tạp chí Science Translational Medicine , thiết bị Cytophone có thể phát hiện một tế bào ung thư duy nhất trong một lít máu, khiến nó nhạy hơn khoảng một nghìn lần so với các công nghệ hiện có được sử dụng để tìm kiếm các tế bào ung thư đang lưu hành. .

Tiến sĩ Zharov và nhóm của ông hy vọng sẽ chế tạo được nhiều thiết bị hơn để họ có thể tiến hành một nghiên cứu lớn hơn trên nhiều bệnh nhân bị u ác tính hơn.

Và mặc dù phương pháp này chỉ có thể phát hiện các tế bào có sắc tố, nhưng với một số sửa đổi, nó cũng có thể áp dụng cho các bệnh ung thư khác ngoài khối u ác tính, tác giả chính Ekaterina Galanzha, MD, Ph.D., thuộc Đại học Khoa học Y khoa Arkansas, lưu ý. Ví dụ, bằng cách sử dụng các hạt nano vàng không độc hại, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một phương pháp tương tự để phát hiện các tế bào ung thư vú đang lưu hành ở chuột và trong các mẫu máu của bệnh nhân ung thư vú, cô giải thích.

Tìm các tế bào khối u lưu hành

Các tế bào ung thư không phải lúc nào cũng neo vào khối u—một số tách ra và trôi nổi tự do trong máu và hệ bạch huyết. Các nhà nghiên cứu đã phát triển các xét nghiệm, được gọi là sinh thiết lỏng, phát hiện và phân tích các tế bào khối u lưu thông với mục tiêu giúp các bác sĩ chăm sóc bệnh nhân ung thư.

Hầu hết các xét nghiệm sinh thiết lỏng liên quan đến việc thu thập một lọ máu từ bệnh nhân và sau đó, trong phòng thí nghiệm, sử dụng các công nghệ tinh vi để xử lý và phân tích máu để tìm sự hiện diện của các tế bào ung thư.

Các tác giả đã viết rằng có những hạn chế đối với cách tiếp cận này. Ví dụ, lấy các tế bào ra khỏi cơ thể và đưa vào phòng thí nghiệm có thể thay đổi chúng theo cách có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của các phân tích.

Ngược lại, Cytophone phát hiện tế bào ung thư khi chúng ở trong cơ thể bệnh nhân. Thiết bị này hoạt động bằng cách cung cấp các xung laser ngắn đến các mạch máu dưới da tay của người đó trong khi tay của họ được cố định nhẹ nhàng trong một giá đỡ tùy chỉnh. Khi các tế bào khối u ác tính lưu thông đi qua các chùm tia laze, sắc tố bên trong chúng sẽ nóng lên, dẫn đến sóng âm thanh có thể phát hiện được bằng đầu dò siêu âm.

Kelly Nelson, MD, phó giáo sư da liễu tại Trung tâm Ung thư MD Anderson của Đại học Texas, cho biết: đã không tham gia vào nghiên cứu. Cô ấy nói: “Cytophone “có khả năng có thể được áp dụng cho bối cảnh khối u ác tính rộng hơn so với các phương pháp tiếp cận dựa trên phân tử hơn”.

Ngăn chặn ung thư theo dấu vết của nó

Sau khi phát triển thiết bị này trong nhiều năm và thử nghiệm trên động vật, nhóm của Tiến sĩ Zharov đã nhận được tài trợ của NCI để nghiên cứu nó trong môi trường lâm sàng.

Đầu tiên, các nhà khoa học sử dụng Cytophone trên 18 tình nguyện viên mắc khối u ác tính và 10 người không mắc bệnh để xác định các biện pháp cơ bản và đào tạo thuật toán máy tính để phân biệt tế bào ung thư với tế bào khỏe mạnh.

Không có tín hiệu nào từ các tế bào ung thư được phát hiện ở những tình nguyện viên khỏe mạnh, mặc dù một số tín hiệu không rõ nguồn gốc đã được thu thập. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng thiết bị đã xác định chính xác những người không bị ung thư (nghĩa là độ đặc hiệu) trong 95% thời gian. Những người tham gia báo cáo không đau hoặc thay đổi da.

Tiếp theo, nhóm đã thử nghiệm phương pháp này trên 10 người nữa bị u ác tính để xác nhận rằng nó có thể tìm thấy các tế bào u ác tính đang lưu hành. Nhìn chung, công cụ này đã phát hiện các tế bào ung thư ở tất cả trừ một người bị u ác tính, cho thấy độ nhạy cao (khả năng xác định chính xác những người bị ung thư).

Đối với những tình nguyện viên có nồng độ tế bào khối u lưu hành đủ cao để có thể phát hiện được bằng các phương pháp thông thường, các nhà nghiên cứu cũng đã kiểm tra số lượng tế bào khối u lưu hành trong các mẫu máu của họ bằng một số xét nghiệm khác nhau trong phòng thí nghiệm, xác minh rằng kết quả từ thiết bị Cytophone là chính xác. chính xác.

Khi các nhà khoa học sử dụng thiết bị này trên những người bị u ác tính, họ nhận thấy một mô hình thú vị và bất ngờ: tín hiệu từ các tế bào khối u lưu thông giảm dần theo thời gian. Họ tự hỏi liệu Cytophone có thể đồng thời phát hiện và tiêu diệt các tế bào ung thư hay không.

“Mặc dù chúng tôi đã chứng minh khả năng tiêu diệt các tế bào khối u đang lưu thông ở động vật bằng laser, nhưng đây không phải là mục tiêu ban đầu của chúng tôi ở người. Tiến sĩ Zharov cho biết: “Chúng tôi đã sử dụng năng lượng laser tương đối thấp cho mục đích chẩn đoán.

Khi các tế bào khối u ác tính được đốt nóng bằng chùm tia laser, các bong bóng nhỏ sẽ hình thành xung quanh các protein sắc tố bên trong tế bào. Khi những bong bóng này nhanh chóng mở rộng, chúng có thể phá hủy các tế bào. Mặc dù chùm tia laser cũng có thể làm nóng sắc tố trong hồng cầu, nhưng bong bóng không hình thành và do đó không có nguy cơ gây hại cho các tế bào khỏe mạnh.

Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học phát hiện ra rằng một giờ chiếu tia laser làm giảm đáng kể số lượng tế bào khối u trong các mẫu máu được thu thập từ bệnh nhân, mặc dù mức độ giảm khác nhau giữa các bệnh nhân. Trong một trường hợp, thiết bị đã cắt giảm 11 lần số lượng tế bào ung thư. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng tính năng tiêu diệt tế bào có thể phụ thuộc vào lượng sắc tố trong các tế bào khối u ác tính.

Vì một số tế bào ung thư tuần hoàn có khả năng thoát khỏi dòng máu và hình thành khối u mới ở các bộ phận khác của cơ thể (di căn), nên việc tiêu diệt các tế bào trong máu có thể làm giảm nguy cơ ung thư lan rộng, các nhà khoa học viết.

Phát hiện khối u ác tính sớm

Các nhà điều tra cho biết, mặc dù phương pháp Cytophone còn lâu mới được sử dụng thường xuyên trong môi trường lâm sàng, nhưng nó có thể có một số ứng dụng tiềm năng.

Tiến sĩ Zharov lưu ý rằng nhóm dự định tập trung vào việc thử nghiệm thiết bị này như một công cụ sàng lọc tiềm năng cho khối u ác tính ở giai đoạn đầu. Ông giải thích rằng việc điều trị sẽ hiệu quả hơn nhiều khi khối u ác tính được phát hiện sớm so với khi nó đã lan sang những nơi khác trong cơ thể. Trong nghiên cứu hiện tại, thiết bị Cytophone đã phát hiện các tế bào khối u lưu hành ở cả ba người tham gia được biết là có khối u ác tính giai đoạn II.

Tiến sĩ Nelson cho biết việc sử dụng thiết bị này như một công cụ sàng lọc có thể giúp xác định những người nên tiếp tục được bác sĩ da liễu được đào tạo bài bản kiểm tra da toàn thân. Tuy nhiên, “để có được bằng chứng cần thiết để hỗ trợ phương pháp đó cần phải nghiên cứu thêm rất nhiều,” cô ấy nói thêm.

Tiến sĩ Nelson lưu ý rằng việc theo dõi di căn ở những người mắc khối u ác tính giai đoạn đầu có thể là một ứng dụng tiềm năng khác của thiết bị. Cô ấy nói, những người mắc bệnh ở giai đoạn đầu thường lo lắng rằng ung thư của họ đang lan rộng và khả năng “có một kỹ thuật không xâm lấn để phát hiện sự tiến triển của bệnh ở giai đoạn đầu đã mang lại cho bệnh nhân rất nhiều hy vọng”.

Nhưng vẫn cần xác nhận và thử nghiệm thêm trước khi điều đó trở thành một khả năng, cô ấy nhấn mạnh.