Отрываясь от злокачественной опухоли, раковые клетки разносятся с кровотоком по всему организму, оседая в новых местах и нередко давая начало новым опухолевым образованиям, метастазам. Научиться их улавливать и обезвреживать — важная задача любой по-настоящему эффективной терапии. Однако добиться этого не так-то просто хотя бы потому, что в миллилитре крови присутствуют миллиарды красных кровяных телец, миллионы — белых, а опухолевых клеток может быть менее десятка. А между тем найти их, затерявшихся в этой толпе, жизненно важно.
Сети на рак: Ловля клеток
Настраиваемые магнитные головки позволят уловить раковые клетки, ловко скрывающиеся в толпе здоровых клеток крови.
Самый простой подход к проблеме — воспользоваться тем, что раковым клеткам легко придать совершенно иной внешний вид, нежели у здоровых клеток крови, а затем натренировать армию гистологов, чтобы те быстро узнавали их в образцах крови. Понятно, для массового применения этого метода в широкой медицинской практике требуется внушительное количество «микроскопо-часов», делающее простой подход крайне неудобным. Поэтому для обнаружения циркулирующих в крови раковых клеток ищутся все новые средства.
В целом они распадаются на две отдельные группы. Первая объединяет иммунологические методы, в основе которых лежит связывание искомых клеток антителами. Вторая — механические, в которых раковые клетки просто отфильтровываются тем или иным способом. В обоих подходах есть и достоинства, и ограничения. Антитела связывают лишь те клетки, с которыми успели сблизиться и провзаимодействовать. И хотя раковые клетки заметно более крупны, чем здоровые красные клетки крови, от белых телец отфильтровать их уже не так просто.
Совершенно новый способ предложили недавно австрийские авторы во главе с известным физиком Томасом Шрефлем (Thomas Schrefl). Для этого они теоретически показали, как должно происходить течение крови через трубку, находящуюся под контролем внешнего магнитного поля. Точнее говоря, система устроена так: к внешней поверхности упругой трубки подведены магнитные головки, которые при подаче того или иного напряжения выстраиваются и стягиваются тем или иным образом, оставляя просвет контролируемого размера и даже формы. Проскочит ли клетка сквозь дыру — зависит от ее размеров и собственной гибкости.
Введя в расчет известные параметры, касающиеся размеров и гибкости красных и белых кровяных телец, а также раковых клеток, ученые нашли такое положение магнитных головок, которое позволит настраиваемому «фильтру» эффективно вылавливать опухолевые клетки из кровотока. А если оснастить магнитные головки еще и антителами, которые намертво свяжут задержанную клетку, затем напряжение можно подавать на другие участки трубки, ловя все новые клетки опухоли. Затем все несвязавшиеся здоровые клетки можно удалить промыванием, и спокойно исследовать оставшиеся опасные метастазирующие клетки.
Как можно увидеть, довольно необычный подход позволил авторам скомбинировать достоинства обеих существующих групп методов, чтобы избежать — и с успехом использовать — недостатки обоих. По крайней мере, теоретически: прежде чем такая сложная (и по необходимости миниатюрная) система будет создана и использована на практике, требуется решить великое множество технических и даже биологических проблем.
А до тех пор в диагностике рака придется полагаться на более традиционные — или более оригинальные — подходы. Скажем, на запах. Читайте: «Раковое дыхание».
По публикации MIT Technology Review / Physics arXiv Blog