Высокоскоростная камера позволила увидеть циркулирующие опухолевые клетки

Возможность различить и выделить редкие клетки из большой популяции различных клеток становится все более и более важной для ранней диагностики болезни и контроля лечения.

Циркулирующие опухолевые клетки — яркий пример. Как правило, их немного среди миллиарда здоровых клеток, но они вызывают метастазы — причину приблизительно 90% смертей от рака. «Бродячие» клетки свойственны не только раку — сюда относятся другие типы клеток, например, используемые для регенеративной медицины стволовые клетки.

К сожалению, обнаружить их трудно. Для получения статистически достоверного результата требуется автоматизированный инструмент с высокой пропускной способностью, который может исследовать миллионы клеток за короткий промежуток времени. Сейчас золотым стандартом являются микроскопы, оборудованные цифровыми фотоаппаратами, но они работают слишком медленно.

Команда исследователей, состоявшая из специалистов по оптике, быстродействующей электронике, микрожидкостям и биотехнологиям, разработала оптический микроскоп с высокой пропускной способностью, который может обнаружить редкие клетки с чувствительностью одной из миллиона в режиме реального времени.

Результаты его работы приводятся в статье, опубликованной последнем выпуске журнала PNAS. Новая технология анализа крови имеет пропускную способность 100 тысяч клеток в секунду, приблизительно в 100 раз выше, чем у базирующихся на изображении анализаторов крови, и рекордно низкий уровень ложноположительных результатов, что открывает возможность статистически точной ранней диагностики рака и контроля эффективности радиационной и медикаментозной терапии.

«Чтобы поймать эти неуловимые клетки, камера должна непрерывно захватывать и математически обрабатывать миллионы изображений с высоким разрешением», — говорит Бахрам Джалали (Bahram Jalali), возглавляющий кафедру оптоэлектроники в Школе инженерии и прикладных наук им. Генри Самуэли при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science) и Калифорнийского института наносистем (California NanoSystems Institute — CNSI).

«Эта технология может значительно уменьшить ошибки и стоимость диагностики», — говорит ведущий автор Кейсуке Года (Keisuke Goda), руководитель программ электротехники и биоинженерии UCLA, — «Чтобы развивать клиническое применение технологии, мы сейчас выполняем клинические анализы в сотрудничестве с врачами. Метод также может оказаться полезным для анализа мочи, контроля качества воды и других подобных ситуаций».