Šírenie rakoviny v ľudskom organizme majú na svedomí cirkulujúce rakovinové bunky, ktoré zakladajú tzv. metastázy. Problém je, že tieto bunky ostávajú v krvi aj po odstránení hlavného nádoru.

Vedci z Fakulty riadenia a informatiky Žilinskej univerzity spojili svoje sily s expertmi z rakúskej Fachhochschule St. Pölten, výskumného ústavu Austrian Institute of Technology a nemocnice Landesklinikum Krems a vyvinuli v rámci výskumnej skupiny cell-in-fluid špeciálny mikrofluidický čip.

Jeho hlavnou úlohou je izolovať cirkulujúce rakovinové bunky zo vzorky krvi postihnutého pacienta. Funguje pritom na jednoduchom princípe akejsi pasce.

Čip je vybavený úzkymi kanálikmi, ktorých steny majú pravidelne rozmiestnené výstupky zhotovené z magneticky aktívnych polymérov. Keď kanálikmi prúdi krv, rakovinové bunky, ktoré sú vo väčšine prípadov väčšie a tuhšie ako ostatné zložky krvi, sa zachytia na výbežkoch.

Veľkosť kanálikov je navyše možné vďaka magneticky aktívnym polymérom prispôsobiť a dosiahnuť tak vyššiu účinnosť zachytenia cirkulujúcich rakovinových buniek pre špecifické druhy rakoviny.

Analýza týchto buniek pomocou mikrofluidockých čipov tak otvára nové možnosti pre diagnostiku a personalizovanú liečbu pacientov.

Objav získal už niekoľko ocenení. Portál Futurezone.at ho ocenil Cenou za najlepšiu inováciu 2012, ministerstvo hospodárstva zase cenou Inovatívny čin roka 2012 v kategórii Medzinárodná spolupráca.

Veľkosť a priľnavosť

V 7,5 ml vzorke krvi pacienta s rakovinou sa nachádza menej ako 20 napadnutých buniek. Pre diagnózu je preto potrebný veľmi presný odhad tohto počtu. Cirkulujúce rakovinové bunky sa filtrujú na základe svojej veľkosti, priľnavosti k protilátkam alebo svojej hmotnosti.

„Naša technológia spája metódu veľkosti a metódu priľnavosti, čím sa šanca na zachytenie cirkulujúcich rakovinových buniek zvyšuje. Obrovskou výhodou zariadenia je jeho univerzálnosť - pomocou magnetického poľa je možné ho modulovať a použiť pri testoch na rôzne typy rakoviny,“ vysvetľuje doktor Ivan Cimrák, zakladateľ a vedúci výskumnej skupiny cell-in-fluid.

Čip dnes ešte nie je v štádiu, aby bol použiteľný v komerčnej výrobe. Vývoj čipu sa navyše momentálne zastavil kvôli ukončenia financovania výskumu na strane rakúskych partnerov. Konzorcium sa teda musí uchádzať o nové projekty.

Model afinity

Medzitým sa slovenská časť skupiny venuje vývoju modelu popisujúceho afinitu buniek. Ide o mechanizmus, ktorý zapríčiňuje, že bunka sa chce prirodzene prilepiť k nejakému povrchu.

„Mnohokrát je sila afinity len veľmi slabá a tým pádom sa pohyb bunky len veľmi mierne spomalí,“ hovorí Cimrák. V mikrofluidickom čipe to však funguje inak.

„Vnútro mikrofluidických kanálikov býva potiahnuté vrstvou protilátok, špecifických pre rôzne typy rakoviny, tzv. ligandov. Pokiaľ sa k takémuto povrchu priblíži zdravá krvinka, mechanizmus protilátok sa neaktivuje a bunka sa len veľmi mierne spomalí. Pri rakovinovej bunke sa však protilátky-ligandy aktivujú a začnú sa naväzovať na receptory na povrchu rakovinovej bunky,“ vysvetľuje.

„Tým vzniknú väzby ligand-receptor, ktoré bunku výrazne spomalia, prípadne ju zastavia a bunka sa prilepí na povrch,“ dodáva.

Cimrák už model pre afinitu úspešne prezentoval na dvoch popredných univerzitách vo Veľkej Británii. Z oboch získal kladné reakcie a ponuky na spoluprácu.