Przełom w diagnostyce raka: komórki nowotworowe wykryte z krwi z 90% skutecznością

Naukowcy z Uniwersytetu Chiba w Japonii opracowali innowacyjne urządzenie mikroprzepływowe, które umożliwia wykrywanie komórek nowotworowych krążących we krwi z ponad 90-procentową skutecznością. Urządzenie wykorzystuje specjalnie zaprojektowane mikrostożki oraz przeciwciała, które selektywnie wychwytują komórki raka piersi i płuc. Wynalazek może w przyszłości zrewolucjonizować diagnostykę onkologiczną i monitorowanie leczenia, wykorzystując jedynie prostą próbkę krwi.

Komórki nowotworowe, które oddzielają się od guza pierwotnego i przemieszczają się z krwią, są znane jako krążące komórki nowotworowe (CTC – circulating tumor cells). Ich obecność we krwi może świadczyć o przerzutach lub nawrocie choroby. Problem polega na tym, że wychwycenie tych komórek z próbki krwi jest wyjątkowo trudne – są rzadkie, a jednocześnie kluczowe w monitorowaniu nowotworu.

Dlatego opracowanie skutecznego, a przy tym prostego i taniego systemu diagnostycznego, było od lat celem wielu zespołów badawczych.

Zespół prof. Masumi Yamady z Graduate School of Engineering Uniwersytetu Chiba, we współpracy z Yuhei Saito oraz dr. Shuhei Aoyamą z Denka Innovation Center, zaprojektował innowacyjne mikrourządzenie z arkuszy poliwęglanowych (PC), pokrytych mikrostożkami i przeciwciałami. Mikrostożki o wymiarach ok. 30 mikrometrów ułożono w regularny wzór heksagonalny za pomocą termicznej litografii nanodruku (T-NIL).

Dzięki specjalnym właściwościom powierzchni oraz zastosowaniu przeciwciał skierowanych przeciwko cząsteczkom adhezyjnym komórek nowotworowych, możliwe było selektywne „łapanie” CTC w mikrokanalikach utworzonych z tych arkuszy.

W testach laboratoryjnych urządzenie wykazało się wyjątkowo wysoką skutecznością w wychwytywaniu komórek nowotworowych z próbek krwi. Dotyczyło to zarówno komórek raka piersi (MCF-7), jak i raka płuc (A549).

Jak tłumaczy prof. Yamada: 

W przypadku układów o kącie 15° lub 30°, skuteczność wychwytywania komórek MCF-7 wynosiła ponad 90% – nawet przy dużym przepływie próbki. To pokazuje, że odpowiednie ustawienie mikrostruktur jest kluczowe dla działania czujnika.

Dzięki wykorzystaniu barwników fluorescencyjnych, naukowcy potwierdzili obecność specyficznych białek nowotworowych w zatrzymanych komórkach. Co ważne, komórki te pozostawały stabilnie uwięzione w mikrokanalikach i nie ulegały wypłukaniu.

Taka stabilność jest niezbędna do dalszej analizy, np. określenia typu nowotworu czy jego złośliwości. A wszystko to bez konieczności pobierania tkanek lub przeprowadzania skomplikowanych biopsji.

Nowe urządzenie mikroprzepływowe może znaleźć zastosowanie nie tylko w wczesnym wykrywaniu nowotworów, ale też w kontrolowaniu skuteczności leczenia onkologicznego.

Jak podkreśla prof. Yamada: 

Przyszłość diagnostyki może być prostsza niż myślimy

Wyniki badań opublikowane 28 maja 2025 r. w prestiżowym czasopiśmie Lab on a Chip otwierają nowe możliwości dla onkologii. Mikroprzepływowy system stworzony w Japonii łączy w sobie prostotę, niski koszt produkcji i bardzo wysoką czułość działania.

W przyszłości wystarczy być może zwykła próbka krwi, by zidentyfikować komórki nowotworowe i wcześnie rozpocząć leczenie. Dla wielu pacjentów – zwłaszcza tych z trudnymi do zdiagnozowania nowotworami – może to oznaczać realną szansę na szybszą i skuteczniejszą pomoc.