新的细胞称重技术可以帮助医生选择癌症药物

admin 2018-05-15

细胞通过一个sSMR设备,它由多个串联流体连接并由延迟通道分开的传感器组成(并非全部显示)。这种设计使单元流可以流过设备,使得不同的传感器可以同时对流中的流动单元进行称重。

医生有许多药物可用于治疗多发性骨髓瘤,这是一种血癌。但是,通过遗传标记或其他手段无法预测患者对特定药物的反应。这可能会导致数月的治疗失败的药物。

麻省理工学院的研究人员现在已经表明,他们可以使用一种新的测量方法来预测药物如何影响从多发性骨髓瘤患者身上取得的癌细胞。此外,他们表明,他们的预测与这些患者在接受这些药物治疗时实际表现如何相关。

这种类型的测试可以帮助医生根据药物暴露后癌细胞生长速率的测量结果来预测药物反应,Scott M. Manalis说,他是麻省理工学院生物工程和机械工程系的麻省理工学院Andrew and Erna Viterbi教授,也是麻省理工学院Koch Institute for综合癌症研究。

“对于传染性疾病,基于细胞增殖的抗生素药敏试验已经在数十年内非常有效,”Manalis说。 “与细菌不同,对肿瘤细胞的类似测试一直具有挑战性,部分原因是细胞在从患者体内移出后并不总是增殖。我们开发的测量不需要扩散。“

Manalis是该研究的高级作者,该研究出现在11月20日的Nature Communications / em期。该论文的主要作者是马克史蒂文斯,科赫研究所的访问科学家,达纳法伯癌症研究所的研究科学家,前麻省理工学院博士后阿里夫切廷。

一个串行暂停微通道谐振器如何与细胞流经该设备的动画。细胞通过10个悬臂式质量传感器,使其质量在15分钟的时间间隔内测量,测量间隔延迟通道。多次测量允许研究人员捕捉质量随时间的变化,称为质量累积率(MAR)。

预测响应

研究人员的新策略基于马纳利斯和他实验室的其他人在过去几年中开发的称量细胞的技术。他们的设备称为悬浮式微通道谐振器(SMR),可以比其他技术更精确地测量10到100倍的细胞质量,使研究人员能够在短时间内精确计算单个细胞的生长速率。

该设备的最新版本每小时可测量50到100个细胞,由一系列SMR传感器组成,这些传感器在细胞流经微小通道时对其进行称重。在20分钟的时间内,每个单元被称重10次,这足以获得准确的MAR测量结果。

几年前,Manalis及其同事着手调整这项技术以预测癌症药物如何影响肿瘤细胞生长。他们去年表明,质量积累率(MAR)是衡量细胞增加质量的速率,可以揭示药物敏感性。药物治疗后MAR的减少意味着细胞对药物敏感,但如果它们具有抗药性,则MAR没有变化。

在这项新的研究中,研究人员与Dana-Farber癌症研究所的Nikhil Munshi合作,在多发性骨髓瘤患者的肿瘤细胞上测试多种药物。然后他们将结果与患者用这些药物治疗时发生的情况进行了比较。对于每个患者,他们追踪细胞对三种不同药物的反应,以及这些药物的几种组合。他们发现,在所有9例患者中,他们的数据与患者所见的结果相一致,如血流中发现的临床蛋白质生物标志物所测量,医生用这些标志物来确定药物是否杀死肿瘤细胞。

“当临床生物标志物显示患者对药物敏感时,我们通过测量也看到了敏感性。而在患者耐药的情况下,我们看到了临床生物标志物以及我们的测量结果,“史蒂文斯说。

个性化的药物

治疗多发性骨髓瘤的其中一个难点是从众多可用药物中选择。患者通常对第一轮治疗反应良好,但最终复发,此时医生必须选择另一种药物。但是,当时没有办法预测哪种药物对该特定患者最适合。

在一种情况下,研究人员预计他们的传感器将用于疾病复发时,即肿瘤可能对特定疗法产生抗药性。

“在这个复发的时候,我们会从患者身上进行骨髓活检,并且我们会对每种疗法进行单独测试或结合临床上常用的组合进行测试。那时我们可以告诉临床医生哪种疗法或哪种疗法组合对这名患者似乎最敏感或最有抵抗力,“史蒂文斯说。

哈佛医学院和Dana-Farber癌症研究所的医学教授Kenneth Anderson说,这项新的测试对筛选骨髓瘤细胞的药物敏感性具有“很大的希望”,该研究没有参与这项研究。

Anderson说:“这种检测方法可以在诊断和复发时加快个性化医疗护理和骨髓瘤有效治疗的选择。” “对微小残留病的易感性进行分析也是有用的,以便进一步告知治疗并改善患者的预后。”

骨髓活检经常产生有限数量的肿瘤细胞进行测试 - 在这项研究中少至50,000个肿瘤细胞 - 但是对于这种技术,足以测试许多不同的药物和药物组合。麻省理工学院的研究人员已经启动了一家公司开始进行更大规模的临床研究,以验证这种方法,并计划调查将此技术用于其他类型癌症的可能性。

该研究由国立卫生研究院,国家癌症研究所的科赫研究所癌症中心支持(核心)资助,退伍军人事务部,科赫研究所五年期癌症研究奖学金以及科赫研究所的桥梁项目资助,达纳法伯/哈佛癌症中心。

出版物:Arif E.Cetin等,“通过单细胞群集累积测定多发性骨髓瘤中的治疗性易感性”,Nature Communications 8,文章编号:1613(2017)doi:10.1038 / s41467-017-01593-2

来源:麻省理工学院新闻Anne Trafton


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