Kanser Hücrelerinin İşaretleme Yöntemi Kullanılmaksızın Manyetik Levitasyon Prensibi ile Mikroakışkan Çip Üzerinde Ayrıştırılması

Abstract

Dolaşımdaki tümör hücreleri (CTC), kanser tanısında, öngörüsünde ve kişiselleştirilmiş tedavi yöntemlerinin belirlenmesinde hayati rol oynamaktadır. Ancak, CTC'ler hem kanda çok az sayıda bulunurlar (yaklaşık 1 milyon akyuvara 1 CTC gibi), hem de biyogösterge bağlamında heterojen olduklarından izole edilebilmeleri oldukça zordur. Güncel CTC ayıklama yöntemleri, bu işlem için hücreler arasındaki boyut, elektrik yükü, özkütle ve hücre membran antijenlerindeki farklılıkları kullanmakta olan tekniklerden ibarettir. Ancak, söz konusu teknikler örneklerin manuel olarak hazırlanmasına, düşük ayrıştırma saflığı ve verimliliği dolayısıyla tutarsız sonuçlara ve yüksek maliyetlere neden olmak gibi zorluk ve sıkıntılara yol açabilmektedir. Bu nedenle, CTC'leri ayırma konusunda bugüne kadar etkin ve standart bir yöntemin geliştirilemediğini söylemek mümkündür. Biz bu proje ile CTC'lerin ayrıştırılmasına ilişkin söz konusu boşluğu son dönemde hücrelerin ve hücresel etkinliklerin biyolojik karakterizasyonu ve gözlemlenmesi konularında oldukça başarılı bir metot olarak ortaya çıkmış olan manyetik levitasyon prensibine dayalı yeni bir yöntem geliştirmek suretiyle gidermek istemekteyiz. Manyetik levitasyon teknolojisi hücre özkütlelerini 0.1 mg/mL'lik benzersiz bir çözünürlükte tek hücre seviyesine kadar ölçümleyebilmekte kullanılmıştır. Bu teknoloji ile levitasyon yüksekliği ve özkütlelerdeki özgün farklılıkların belirlenebilmesi, kanser hücrelerinin kan hücrelerinden ayırt edilebilmesine imkan vermektedir. Sunulan projede, manyetik levitasyon prensibine dayalı, yeni ve işaretleme yöntemlerinden bağımsız bir mikroakışkan hücre ayıracı geliştirilmesi amaçlanmıştır. Söz konusu projede, mikroakışkan kanalı çevreleyen plastik yapıda sabitlenecek bir dizi mıknatıs aracılığıyla kanser hücrelerinin sürekli bir akış halinde olan akyuvarlar arasından ayıklanmasını sağlayacak bir mikroakışkan cihaz tasarlanıp geliştirilmiştir. Mikroakışkan kanala beyaz kan hücreleri ve meme kanseri hücreleri farklı konsantrasyonlarda verilip, ayrıştırma verimlilikleri hesaplanmıştır. Verimliliği etkileyen akış hızı, paramanyetik solüsyon konsantrasyonu gibi parametreler hem model olarak kullanılan farklı özkütleli mikroparçacıklar hem de hücreler üzerinde araştırılmıştır. Optimum koşullarda (15 µL/dk akış hızı ve 30 mM paramagnetik solüsyon konsantrasyonu) farklı konsantrasyonlardaki beyaz kan hücreleri ve meme kanseri hücreleri mikroakışkan cihazın farklı çıkışlarından %80'in üstünde ayrıştırma verimliliğiyle toplanabilmiştir. Projenin başarıyla sonuçlanması ile proje çıktısı olarak elde edilecek mikroakışkan cihaz, CTC'lerin kandan büyük hacimlerde ve verimli bir şekilde ayıklanabilmesini sağlamak suretiyle kanserin hızlı, ucuz ve biyomarkerlerden bağımsız in-vitro tanısı amacıyla kullanılabilecektir. Bununla birlikte bu yöntemle ayıklanan hücreler ileride kişiselleştirilmiş tedavi yöntemleri ve hassas tıp alanlarında kullanılmak üzere toplanabileceklerdir.