De utvecklar en ny metod för att hitta tumörceller i blodet

Projektanslag 2012

The next generation cell handling in medical diagnostics

Huvudsökande:
Thomas Laurell, professor i medicinska och kemiska mikrosensorer

Medsökande:
David Erlinge
David Ulmert
Hans Lilja

Danmarks Tekniske Universitet
Henrik Bruus

Lärosäte:
Lunds universitet

Anslag i kronor:
33,5 miljoner kronor under fem år

 

– I grunden ligger de forskningsresultat som vi kom fram till inom CellCARE-projektet under Vinnovas program ”Innovation för framtidens hälsa”. Där låg fokus på att sortera ut stamceller samt cirkulerande tumörceller. I det här projektet vill vi utveckla nya metoder för diagnostik och uppföljning av metastaserad prostatacancer. Vi vill helt enkelt förbättra möjligheterna att upptäcka spridd cancer i tidigt stadium, förklarar Thomas Laurell, professor i medicinska och kemiska mikrosensorer vid Lunds universitet.

Tillsammans med tre kollegor vid Lunds universitet och Henrik Bruus, professor i fysik vid Danmarks Tekniske Universitet, har han beviljats ett anslag av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse för att ta forskningen vidare så att den kan användas i vården.

– Tajmingen var fantastiskt bra eftersom vi är i ett läge där vi snart är mogna att testa tekniken med patientprover. Det innebär att vi kanske kan dra igång kliniska tester inom en överskådlig tid, säger Thomas Laurell.

Förhoppningen är att metoden ska kunna användas för att diagnostisera flera olika cancertyper men även få en användning inom forskning om hjärt- kärlsjukdomar.
I projektet deltar också Dr. David Ulmert och medicinprofessorerna David Erlinge och Hans Lilja vid Lunds universitet.

Med hjälp av molekylär avbildning, olika mikrochiptekniker och fördjupade studier av mekanismer som reglerar hjärt- kärlsjukdom (kardiovaskulär sjukdom) ska de förbättra möjligheterna att avslöja cancerceller i ett tidigt skede.

Misslyckat försök vändes till genombrott

Forskargruppen använder en ny, ultraljudsbaserad mikrochipteknik – akustofores – som enkelt förklarat betyder att man med hjälp av ljud kan kontrollera förflyttningen av celler.

– För tolv år sedan försökte vi blanda vätskor med hjälp av ultraljud och mikropartiklar i mikrokanaler på chip. Men istället för att blandas linjerade sig partiklar på rad och projektet betraktades om misslyckat och lades tillfälligt åt sidan.

Men när Thomas Laurell något år senare fick frågan om han kunde utveckla en metod för att separera blod, drog han sig till minnes det misslyckade experimentet.
Han föreslog Anderas Lenshof, som gjorde sitt examensarbete i Laurells grupp, att testa möjligheten att linjera blodkroppar med hjälp av ultraljud i en mikrokanal.

– Det la grunden för den mikrochipmetod, akustofores, som vi nu vidareutvecklar för att studera röda blodkroppars kardiovaskulära reglermekanismer och för att skilja ut cirkulerande tumörceller ur blod.

Ultraljud sorterar celler

Forskarna har sedan utvecklat ett mikrochip som med hjälp av ultraljud skiljer ut olika celltyper från varandra, baserat på cellens storlek, densitet och styvhet.
– De större, som oftast är cancerceller, påverkas av ultraljudet så att de söker sig snabbare till mitten av kanalen i chipet, medan mindre celler rör sig långsammare. I försök har vi redan, lyckats sortera ut över 90 procent av tumörcellerna samtidigt som mindre än en procent av andra celler följt med.

Bara att lyckas med det är ett stort framsteg eftersom det är väldigt svårt att hitta cirkulerande tumörceller i blodet.

– En milliliter blod innehåller en miljard blodceller och där kan ett fåtal tumörceller gömma sig, konstaterar Thomas Laurell.

Målsättningen är nu att förfina reningen av cirkulerande tumörceller ytterligare. Förhoppningen är att de ska räcka med att ta ett blodprov för att fastställa om det finns cirkulerande tumörceller eller inte.

Kan användas för flera cancertyper

Projektet innehåller också en dos avancerade teoretiska beräkningar och en del ingenjörskonst.

– Vi är duktiga experimentellt och på att utveckla akustoforesbaserade medicinska tillämpningar medan Henrik Bruus och hans kollegor i Danmark har excellens inom grundläggande fysik och teoribildning. Det har tagit lång tid att utveckla teknologin men nu tror vi att teknikplattformen börjar nå en mognad. Ett tecken på det är att industrin börjat ta kontakt med oss.

Forskargruppen ligger i startgroparna för att få börja testa sina chip på mänskligt blod. Kvar att besluta är vilka analysmetoder som ska användas när tumörcellerna har separerats.

Parallellt med jakten på cirkulerande tumörceller utvecklar David Ulmert en avbildande PET-teknik, baserad på radioaktiva antikroppar som söker sig till metastaserad vävnad. En teknik som också möjliggör förbättrad upptäckt av spridd cancer i tidigt stadium.
Cancerdelen av projektet fokuserar i första hand på prostatacancer.

– Det beror helt enkelt på att vi har världsexpertis inom gruppen genom Hans Lilja. Men vi är öppna för att jobba med alla former av cirkulerande tumörceller. På sikt kan metoden även tillämpas på bröstcancer, tarmcancer samt malignt melanom.

Akustisk pincett

Laurells grupp har även utvecklat en sorts beröringsfri akustisk pincett. Med hjälp av den ultraljudsbaserade mikrochiptekniken kan de låsa fast fritt svävande celler i mikrokanalen.

– I samarbete med David Erlinge utvecklar vi nu den tekniken för att bättre förstå de mekanismer som styr utvecklingen av hjärt- kärlsjukdom och den molekylära signaleringen mellan blodkroppar och kärlvägg, berättar Thomas Laurell.

Om forskarna lyckas lösa gåtan hur blodkropparna signalerar till kärlväggarna att öppnas sig så öppnar sig också möjlighet att utveckla förbättrade läkemedel i för till exempelbehandling av hjärtinfarkt patienter.

Text Carina Dahlberg
Bild Magnus Bergström