Καρκίνος: Mini συσκευή τον «ακούει» και τον ανιχνεύει

Ηχητικά σήματα από τον εξωκυττάριο χώρο θα μπορούσαν να υποδείξουν την εμφάνιση
καρκίνου, ισχυρίζονται επιστήμονες που εφηύραν μια συσκευή που συλλαμβάνει αυτά τα ηχητικά σήματα
Όπως μια πειραγμένη κλειδαριά μαρτυρά την επιχείρηση διάρρηξης ενός κτιρίου, κατά τον ίδιο τρόπο και η σκλήρυνση του περιβλήματος των κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα υποδεικνύει την εμφάνιση καρκίνου.

Το εν λόγω περίβλημα είναι η εξωκυττάρια μήτρα, στην οποία μπορούν να βασιστούν οι ερευνητές για να μελετήσουν την εξέλιξη της νόσου, σύμφωνα με πρόσφατα ευρήματα. Ωστόσο, η ανίχνευση των μεταβολών στην εξωκυττάρια μήτρα είναι δύσκολο να πραγματοποιηθεί χωρίς συνακόλουθη πρόκληση βλάβης.

Ο εξωκυττάριος χώρος ή εξωκυττάρια μήτρα περιβάλλει τα κύτταρα και ταυτόχρονα υποστηρίζει την ανάπτυξή τους εντός των ιστών. Αποτελεί ένα πολύπλοκο δίκτυο μακρομορίων που περιλαμβάνει δομικές πρωτεΐνες, όπως κολλαγόνο και ελαστίνη, δομικά και λειτουργικά σύμπλοκα μεγαλομόρια, όπως οι πρωτεογλυκάνες και το υαλουρονικό, και ειδικές πρωτεΐνες, όπως η λαμινίνη και ινονεκτίνη.

Μηχανικοί από το Πανεπιστήμιο Purdue εφηύραν μια συσκευή που θα μπορούσε να επιτρέψει στους θεράποντες ιατρούς να «φορτώσουν» ένα δείγμα της εξωκυττάριας μήτρας σε μια πλατφόρμα και να εξετάσουν την ακαμψία της μέσω ηχητικών κυμάτων. Ο τρόπος που λειτουργεί η συσκευή περιγράφεται σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Lab on a Chip και παρουσιάστηκε με το παρακάτω βίντεο στο YouTube:

Σύμφωνα με τον Rahim Rahimi, καθηγητή Υλικών Μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Purdue, του οποίου το εργαστήριο αναπτύσσει καινοτόμα υλικά και βιοϊατρικές συσκευές για την αντιμετώπιση των προκλήσεων στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης, το σύστημα βασίζεται σε ένα ηχητικό κύμα που διαδίδεται μέσω του υλικού της μήτρας και έναν δέκτη από την άλλη πλευρά. Ο τρόπος με τον οποίο το κύμα διαδίδεται μπορεί να υποδείξει εάν υπάρχει οποιαδήποτε ζημιά ή ελάττωμα χωρίς να επηρεάσει το ίδιο το υλικό της εξωκυττάριας μήτρας.

Κάθε ιστός και όργανο έχει τη δική του μοναδική εξωκυττάρια μήτρα, η οποία έρχεται επίσης με κάποιες «σταθερές», συγκεκριμένες δομικές και χημικές συνδέσεις, που υποστηρίζουν την επικοινωνία μεταξύ των μεμονωμένων κυττάρων που στεγάζονται στη μήτρα.

Οι ερευνητές έχουν επιχειρήσει να τεντώσουν, να συμπιέσουν δείγματα από εξωκυττάρια μεμβράνη ή και να εφαρμόσουν χημικές ουσίες πάνω τους ώστε να υπολογίσουν την κατάστασή της, με αποτέλεσμα όμως τη μερική καταστροφή της μήτρας.

Η ερευνητική ομάδα του Δρ. Rahimi ανέπτυξε μια μη παρεμβατική μέθοδο για να μελετήσει πώς η εξωκυττάρια μήτρα αποκρίνεται σε ασθένειες, τοξικές ουσίες ή θεραπευτικά φάρμακα. Η αρχική εργασία για τη μελέτη αυτή διεξήχθη σε συνεργασία με το εργαστήριο της Sophie Lelièvre, καθηγήτριας Φαρμακολογίας για τον Καρκίνο στο Πανεπιστήμιο Purdue, για τον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο διάφοροι επικίνδυνοι παράγοντες επηρεάζουν την εξωκυττάρια μήτρα, πολλαπλασιάζοντας τις πιθανότητες εμφάνισης καρκίνου του μαστού.

Η συσκευή είναι «lab-on-a-chip» -δηλαδή αποτελεί μια συσκευή που ενσωματώνει μία ή περισσότερες εργαστηριακές λειτουργίες σε ένα ενιαίο ολοκληρωμένο κύκλωμα μερικών μόνο τετραγωνικών χιλιοστών έως εκατοστών για υψηλής απόδοσης εκτίμηση- και συνδέεται με έναν πομπό και έναν δέκτη. Μετά την έκχυση της εξωκυττάριας μήτρας και των κυττάρων που περιέχει στην πλατφόρμα, ο πομπός παράγει ένα υπερηχητικό κύμα το οποίο διαδίδεται μέσω του υλικού, ενεργοποιώντας στην πορεία τον δέκτη. Ένα ηλεκτρικό σήμα υποδεικνύει στο τέλος την ακαμψία της εξωκυττάριας μήτρας.

Οι ερευνητές παρουσίασαν πρώτη φορά τη συσκευή στο πλαίσιο μιας δοκιμής με καρκινικά κύτταρα σε υδρογέλη, ένα υλικό με σύσταση παρεμφερή με εκείνη της εξωκυττάριας μήτρας ενώ τώρα μελετά την αποτελεσματικότητα της συσκευής σε μήτρες κολλαγόνου.

Στα πλεονεκτήματα της νέας αυτής συσκευής, είναι η δυνατότητά της να «τρέξει» πολλά δείγματα ταυτόχρονα, σύμφωνα με τον Δρ. Rahimi, επιτρέποντας στους ερευνητές να εξετάσουν ταυτόχρονα διάφορες πτυχές μιας νόσου.