Американские ученые представили результаты эксперимента, которые открывают новые возможности в терапии рака крови.

Акустический пинцет — это технология, которая позволяет бесконтактно, с помощью звуковых волн, манипулировать мельчайшими объектами. Группа ученых из Университета Южной Калифорнии нашла ей новое применение — они изучают и пробуют изменять механику раковых клеток.

С помощью акустического пинцета исследователи манипулировали лейкозными клетками в чашке Петри. В чем польза эксперимента? Он позволяет лучше понять природу развития рака крови, а следовательно, открывает перспективы для разработки новых методов терапии.

Предыдущие исследования показали, что раковые клетки мягче здоровых и при воздействии легче деформируются. Их стенки становятся более эластичными, так что они могут быстрее перемещаться в другие ткани. К тому же наибольшей деформации, как выяснилось, подвержены клетки, устойчивые к химиотерапии. Получается, что механические свойства раковых клеток — важные маркеры их потенциала метастазирования.

Исследователи искали наиболее оптимальный способ воздействия на раковые клетки. Они пробовали применять атомно-силовую микроскопию (АСМ), магнитный и оптический пинцеты. И только акустический пинцет дал нужный результат.

Оптический пинцет, разработанный американским физиком Артуром Эшкином еще в 1970-х, позволяет манипулировать отдельными клетками с помощью остро сфокусированного лазерного луча. Эшкин использовал его для работы с клетками in vivo (на живой ткани). Например, он захватывал вирус табачной мозаики и бактерию Escherichia coli и, уменьшая длину волны лазерного пучка, добился того, что бактерии и вирусы сохраняли жизнеспособность внутри оптической ловушки. Однако оптический пинцет нередко повреждал клеточную структуру, а сила захвата (то есть сила, удерживающая частицу в зоне захвата) была ограниченной.

У магнитного пинцета рабочий диапазон гораздо шире, но, чтобы его применять на раковых клетках, нужно, чтобы в клеточную цитоплазму были имплантированы магнитные шарики. Такой способ не назовешь оптимальным.

В общем, подобные опыты по манипулированию клетками оказывались либо слишком дорогими, либо слишком сложными. Наконец исследователи обратились к акустическому пинцету.

Американские ученые применили акустическую пинцетную систему к нескольким образцам, проверяя, можно ли перемещать раковые клетки независимо от здоровых. Также они измеряли степень их деформации. Выяснилось, что акустический пинцет сдавливает, но не разрушает раковые клетки. Таким образом, акустический пинцет впервые использовался для оценки механических свойств клеток.

В принципе акустический пинцет применяется с 1991 года. Так, ранее с помощью звуковых волн исследователи пытались управлять объектами внутри организмов. Например, инженер из университета ETH Zurich в Швейцарии Даниэль Ахмед использовал ультразвук для перемещения полых пластиковых шариков внутри эмбриона рыбки данио. Его эксперимент показал потенциальную возможность благодаря звуку направлять лекарства к целевому участку внутри животного, такому как опухоль.

По сравнению с АСМ, оптическим и магнитным пинцетами акустический имеет немало преимуществ: неинвазивность, высокое разрешение, быстрая диагностика и низкая стоимость исследования без использования химических меток.

Ученые из Университета Южной Калифорнии рассчитывают, что с помощью этой технологии получится добиться такой жесткости раковых клеток, которая затруднит их миграцию по организму.