211service.com
Cellen uit de bloedbaan halen
Bio-ingenieurs hebben een implanteerbaar apparaat ontwikkeld dat zeer zuivere monsters van stamcellen opvangt die in het bloed circuleren. Het apparaat, een stuk plastic buis bedekt met eiwitten, zou kunnen leiden tot betere beenmergtransplantaties en stamceltherapieën, en het is ook veelbelovend als een manier om kankercellen die door de bloedbaan zwerven te vangen en te herprogrammeren. Het bedrijf CellTraffix commercialiseert de technologie.
cel vanger: De bio-ingenieur van de Universiteit van Rochester, Michael King, houdt een stuk plastic microbuisje omhoog dat is bekleed met eiwitten die kanker en stamcellen opsluiten.
Wanneer patiënten beenmergtransplantaties krijgen, krijgen ze in werkelijkheid infusies van een soort volwassen stamcel. Van beenmerg afgeleide stamcellen spelen een cruciale rol bij het vernieuwen van het bloed tijdens de volwassenheid, waardoor nieuwe cellen worden aangemaakt om zuurstof te vervoeren en infecties te bestrijden. Met het nieuwe apparaat kunnen deze volwassen stamcellen worden bemonsterd.
Het nieuwe apparaat bootst een klein bloedvat na: het is een plastic buis met een diameter van een paar honderd micrometer die is bedekt met eiwitten die selectines worden genoemd. Het doel van selectines in het lichaam lijkt te zijn om een paar soorten cellen te vertragen, zodat ze andere chemische signalen kunnen ontvangen. Een witte bloedcel kan bijvoorbeeld de opdracht krijgen om de bloedsomloop te verlaten en een wond binnen te gaan, waar hij zou beschermen tegen infectie. Selectines zorgen ervoor dat [sommige] cellen blijven plakken en vertragen, zegt Michael King , een chemisch ingenieur aan de Universiteit van Rochester die de apparaten voor het vastleggen van cellen ontwikkelt. Verschillende soorten selectines worden geassocieerd met verschillende soorten cellen, waaronder bloedplaatjes, van beenmerg afgeleide stamcellen en immuuncellen zoals witte bloedcellen.
In een aanstaande publicatie in de British Journal of Hematology , meldt King dat met selectine gecoate microbuisjes die bij ratten zijn geïmplanteerd, zeer zuivere monsters van actieve stamcellen uit circulerend bloed kunnen vangen. Vorig jaar gaf hij een soortgelijke demonstratie van stamcelzuivering met monsters uit menselijk beenmerg. Kankerpatiënten hebben vaak beenmergtransplantaties nodig na zware chemotherapie en bestralingsbehandelingen die volwassen stamcellen in het bloed doden.
Multimedia
Bekijk het nieuwe apparaat van Michael King in actie.
De zuiverheid van deze transplantaties kan een kwestie van leven of dood zijn. Wanneer de transplantatie is afgeleid van het eigen beenmerg van de patiënt, dat vóór de behandeling is geëxtraheerd, is het van cruciaal belang dat het geen kankercellen bevat. Als het van een andere persoon komt, bestaat de kans dat de immuuncellen van de donor de ontvanger aanvallen als ze er niet uit worden gefilterd. Maar de huidige zuiveringsmethoden zijn traag en inefficiënt, zegt King. Degenen die afhankelijk zijn van antilichaamherkenning of celgrootte en -vorm extraheren meestal slechts een kleine fractie van de stamcellen in een bloedmonster; de rest gaat verloren.
Achtentwintig procent van de cellen die door King's implantaten werden gevangen, waren stamcellen. Dit is verbazingwekkend gezien hoe zeldzaam ze zijn in de bloedbaan, zegt King. Implantaten zouden waarschijnlijk niet genoeg stamcellen kunnen vangen voor transplantatie. Maar King gelooft dat het zeer efficiënt zou zijn om het bloed van een donor door een lange strook met selectine gecoate slangen buiten het lichaam te filteren, in een proces dat vergelijkbaar is met dialyse. Deze techniek zal duidelijk buiten het lichaam nuttig zijn als middel om van beenmerg afgeleide stamcellen te zuiveren, zegt Daniël hamer , voorzitter van bio-engineering aan de Universiteit van Pennsylvania.
Hammer gelooft dat de apparaten van King ook bredere toepassingen zullen hebben als implantaten die dienen om iemands eigen stamcellen te mobiliseren om beschadigde weefsels te regenereren. Door cellen te vertragen met selectines en ze vervolgens bloot te stellen aan andere soorten signalen, zegt Hammer, konden King's apparaten stamcellen vangen, concentreren en differentiëren, zonder ooit de cellen uit het lichaam te hoeven halen. Er is misschien een manier om selectines ook te gebruiken om neurale stamcellen te extraheren.
Dit is een zeer verstrekkende ontdekking, zegt Hammer. King zegt inderdaad dat hij al enig succes heeft gehad met het gebruik van selectine-coatings om kankercellen te herprogrammeren.
Kankercellen lijken selectineroutes te doorbreken om zich naar andere delen van het lichaam te verspreiden, het proces dat bekend staat als metastase. Tumoren scheiden cellen af in de bloedbaan. Sommige van die cellen lijken te verdwijnen met behulp van selectines; genesteld in nieuw weefsel, vestigen ze vervolgens nieuwe tumoren. Deze secundaire tumoren veroorzaken meer sterfgevallen door kanker dan initiële tumoren.
King zegt dat hij ongepubliceerd werk heeft dat aantoont dat leukemiecellen die langs een coating van selectines en een kankerspecifiek signaalmolecuul rollen, een proces zullen doorlopen dat geprogrammeerde celdood wordt genoemd. Gezonde stamcellen rollen ook over het apparaat omdat ze worden aangetrokken door de selectines, maar het doodssignaal heeft geen invloed op hen. Leukemie is een bloedkanker, maar King verwacht dat de antikankercoating ook werkt bij solide tumoren. Apparaten die met deze coatings zijn bekleed, kunnen bij kankerpatiënten worden geïmplanteerd om metastase te voorkomen of te vertragen.
King hoopt dit jaar antimetastase-implantaten bij dieren te testen. Hij werkt samen met Jeffrey Karp , een bio-ingenieur aan de Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology, en Robert Langer , een professor aan het MIT Institute, om selectine-coatings te ontwikkelen die maandenlang stabiel zijn in plaats van dagen.
Tom Fitzgerald, CEO van CellTraffix, zegt dat het eerste product van het bedrijf, een kit waarmee onderzoekers grote aantallen stam- en kankercellen in het laboratorium kunnen vangen, waarschijnlijk begin volgend jaar op de markt zal komen. Het bedrijf hoopt begin 2010 te kunnen beginnen met het klinisch testen van de antikankercoatings.