Учёные из Института физико-химических исследований RIKEN (Япония), Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) и Института химии (Китай), создали полимерную плёнку, способную захватывать и удерживать специфические свободно циркулирующие в кровотоке раковые клетки.

Раковые клетки, покинувшие породившую их «материнскую» опухоль и циркулирующие в кровеносном потоке, распространяют рак на другие части тела. К сожалению, этот процесс, называемый метастазированием, практически не поддаётся мониторингу, поскольку действительное число циркулирующих (в крови) раковых клеток чрезвычайно мало — одна на миллиард клеток крови.

Рис. 1. Полимерная плёнка покрыта выступами «наноточек», которые могут быть функционализированы антителами для захвата проплывающих мимо раковых клеток. (Фото Hsiao-hua Yu / RIKEN).

Работа, проводимая учёными из Института физико-химических исследований RIKEN (Япония), Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) и Института химии (Китай), привела к созданию полимерной плёнки, способной захватывать и удерживать специфические свободно циркулирующие в кровотоке раковые клетки.

После определенных улучшений подобная система могла бы стать настоящим подспорьем при диагностировании начала пролиферирующей стадии развития рака, а также контроле эффективности проводимого лечения.

Используя небольшое электрическое напряжение, исследователи нанесли плёнку проводящего полимера поли(3,4-этилендиокситиофена) (PEDOT), несущего карбоксильную группу, на 2-сантиметровый стеклянный субстрат. При этом полимер образовывал «наноточки», небольшие объёмные выступы над плоскостью поверхности, размером от 100 до 300 нм в сечении, в зависимости от используемого напряжения (от 1 до 1,4 В).

Добавление к плёнке химического линкера позволило осуществить привязку белка стрептавидина, который затем соединялся с антителом, захватывающим продуцируемый большинством раковых клеток антиген EpCAM (маркер эпителиальных клеток).

Таким образом, полученная плёнка может захватывать раковые клетки всего из нескольких миллилитров крови.

Учёные протестировали несколько типов раковых клеток на плёнках с различным размером и плотностью «наноточек»; для визуализации того, насколько хорошо осуществляется захват, использовался микроскоп. Как оказалось, самая эффективная плёнка, содержащая наноточки размером около 230 нм, плотностью около 8 точек на кв. мкм, захватывала до 240 клеток рака молочной железы на кв. мм плёнки. В случае с клетками рака шейки матки, которые не экспрессируют EpCAM, эта же плёнка захватывала не более 30 клеток на кв. мм, подтверждая тем самым высокую селективность использованных антител. Стоит также заметить, что гладкая (без наноточек) плёнка PEDOT-полимера, несущего карбоксильную группу с теми же самыми антителами, захватывала не более 50 клеток рака молочной железы.

Таким образом, показано, что эффективность исследуемых плёнок зависит от размера наноточек, расстояния между ними, а также от типа привязанного антитела. Поскольку все эти параметры легко модифицируемы, можно говорить о том, что метод может быть использован для получения плёнок, годных для определения любых других типов рака.