がん細胞を効果的にモニタリングすることは、医師の治療と管理に役立ち、がん関連死亡率を減らすことができます。 非侵襲的テクノロジーは、がん死亡率を下げるためにモニタリングを改善する道を開くことができるでしょうか? がん細胞の電気的特性を非侵襲的に測定する診断プラットフォームは、抗がん剤耐性と転移の早期検出に期待をもたらします。 研究により、細胞の誘電率と伝導率のデータから癌の種類とその薬剤耐性状態を理解できることが示されています。 実際、細胞の電気特性を迅速に測定できる分析方法に対する需要が高まっています。
エレクトロローテーション (ROT) は、電場における細胞の動きから誘電率と伝導率を推定することにより、細胞の特性を捕捉するそのようなルートの XNUMX つを提供します。 これにより、変調電場下での周波数依存の回転運動をプロファイリングすることにより、細胞の種類と状態の特性評価が可能になります。 ただし、制限もあります。 課題は、細胞の捕捉、測定、置換が非常に煩雑であり、ROT プラットフォームのスループットを低下させることです。スループットとは、特定のテクノロジーがいつでも分析できる細胞の数を指します。
最近、東京理科大学 (TUS) の研究者らは、従来の ROT の欠点に対処するために連続フロー ROT (cROT) を開発しました。 新しいプラットフォームは、マイクロ流体工学を活用して細胞のダイナミクスを継続的に測定し、同時に細胞を捕捉して測定値を XNUMX つのデバイス上で収集します。 このグループの検証された調査結果は最近、 ラボオンチップ 23 2023 10月に。
「がん細胞は見た目は似ていても、電場に対して大きく異なる反応を示すことを発見しました。 これにはある程度の個性が含まれており、ROT を使用して違いを識別するというアイデアに興味をそそられました。」 TUS機械工学科教授の本助正博博士がこのプロジェクトについて説明します。の主任捜査官。 彼はさらにこう付け加えた。しかし、ROT を使用して正確なデータを収集するには、単一細胞の正確な配置と削除が必要であり、多くの細胞を分析するプロセスをより簡単にしたいと考えていました。」
研究者らは、細胞の回転を誘導する再設計された噛み合い電極と細胞通過のためのマイクロチャネルを備えた新しいデバイスを製造した。 電極の形状により、分析できるセルの数が増加し、測定値の収集に伴うセルの交換に必要な時間が短縮されます。 マイクロチャネル内に電場を適用することで、細胞の連続的な流れからの回転挙動を分析することができます。 これらの改善により、自動化システムのスループットが向上します。 研究チームは、研究で一般的に使用されるヒト細胞株である HeLa 細胞から細胞膜の誘電率と細胞質の伝導率の測定値を取得することで、システムの精度を検証しました。
「cROT 技術により、測定スループットが 2,700 時間あたり XNUMX セルに大幅に向上しました。」 本助教授は、この報告書の最も重要な発見について次のように述べています。 「さらに、このデバイスは正確な細胞操作を必要とせず、細胞の電気データを処理する際に高速画像処理を利用します。」 彼はさらに付け加えた。 新しいシステムのその他の利点は、高度な自動化と取り付けまたは取り外しの容易さです。
実際、cROT デバイスは、従来の ROT プラットフォームと比較した場合、スループットの顕著な向上を示しています。 従来の ROT 技術では通常、10 時間あたり 20 ～ 2700 個の細胞を処理しますが、cROT システムは 100 倍以上高い XNUMX 時間あたり XNUMX 個の細胞という驚異的なスループットを達成します。 さらに、cROT システムは細胞交換に必要な時間を大幅に短縮します。
元助教授は、チームが開発した cROT システムの有望な将来を思い描いています。 「当社の cROT 技術により、細胞生理学、細胞膜の状態、細胞内イオン濃度などの側面を含む、単一細胞の動態の微妙な複雑さを掘り下げる能力が解放されました。」と強調する。 同氏は、この最先端のアプローチによってもたらされる迅速かつ正確な分析が、抗がん剤の開発、診断、および新しい細胞ベースの治療の分野における大幅な進歩の触媒となるだろうと予想しています。 この画期的なテクノロジーは、腫瘍学業界の著名な企業によるコラボレーションと導入への扉を開き、がんと闘う方法に革命をもたらす可能性があります。
ヨーダ、K.、 ら （2023年）。 連続フロー電気回転 (cROT): がん細胞の誘電特性のスループット特性評価が向上しました。 ラボオンチップ. doi.org/10.1039/D3LC00301A.
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- 情報源： https://www.news-medical.net/news/20231211/Non-invasive-cancer-monitoring-takes-a-leap-forward-with-new-microfluidic-technology.aspx
