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Cientistas do MIT criaram um dispositivo microfluídico para extrair células plasmáticas do sangue, oferecendo aos pacientes com mieloma múltiplo um teste menos doloroso.
Uma equipe de cientistas da MIT desenvolveu um dispositivo microfluídico que isola plasma células do sangue e não da medula óssea. A nova técnica pode proporcionar aos pacientes um teste menos doloroso para mieloma múltiplo.
O mieloma múltiplo é um câncer das células plasmáticas, que são glóbulos brancos produzidos na medula óssea que produzem anticorpos para ajudar a combater infecções. Quando as células plasmáticas se tornam cancerosas, elas produzem proteínas anormais e as células podem se acumular na medula óssea, acabando por penetrar na corrente sanguínea.
O mieloma múltiplo é normalmente diagnosticado através de uma biópsia da medula óssea, na qual uma agulha é inserida perto do osso do quadril do paciente para sugar uma amostra da medula óssea – um processo doloroso para muitos pacientes. Os médicos podem então isolar e analisar as células plasmáticas na amostra de medula óssea para determinar se são cancerígenas.
Atualmente, não há como identificar facilmente as células plasmáticas que escaparam para a corrente sanguínea. As células plasmáticas circulantes normalmente não são encontradas em pessoas saudáveis, e a capacidade de identificar essas células no sangue poderia permitir aos médicos diagnosticar e acompanhar a progressão do mieloma múltiplo.
Agora, engenheiros do MIT desenvolveram uma técnica microfluídica para capturar e contar células plasmáticas circulantes de pequenas amostras de sangue. A técnica depende de coletas de sangue convencionais e pode proporcionar aos pacientes um teste menos doloroso para mieloma múltiplo.
“Os procedimentos de biópsia de tecido tradicional são dolorosos, associados a complicações como possíveis infecções, e muitas vezes disponíveis apenas em hospitais centrais que exigem que os pacientes viajem longas distâncias”, diz o ex-pós-doutorado do MIT Mohammad Qasaimeh. “A captura de plasmócitos de amostras de sangue pode servir como biópsia líquida, que pode ser realizada em clínicas com a freqüência necessária, e servir como teste diagnóstico e prognóstico durante e após o tratamento quimioterápico. Além disso, as células capturadas podem ser usadas para testes de drogas e, assim, servir como uma ferramenta para a medicina personalizada.”
Qasaimeh e seus colegas publicaram seus resultados na revista Relatórios Científicos. Seus coautores incluem os ex-alunos Yichao Wu e Suman Bose, Rao Prabhala, instrutor de medicina no Dana-Farber Cancer Institute e na Harvard Medical School; Jeffrey Karp, professor associado da Divisão de Ciências e Tecnologia da Saúde de Harvard-MIT; e Rohit Karnik, professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica do MIT.
Uma armadilha de espinha de peixe
A nova técnica baseia-se em um projeto microfluídico desenvolvido anteriormente por George Whitesides, professor de química na Universidade de Harvard. Whitesides e seus colegas fabricaram um pequeno microchip, cujo canal eles gravaram com ranhuras repetidas em forma de V, semelhantes a um padrão de espinha de peixe. As ranhuras fazem com que qualquer fluido que flua através do microchip gire em redemoinhos, em vez de passar direto. As células dentro do fluido, portanto, têm maior chance de entrar em contato com a base do dispositivo, conforme mostrado pela primeira vez por Memhmet Toner no Massachusetts General Hospital.
Desde então, pesquisadores, incluindo Karnik, reproduziram esse design microfluídico, revestindo a superfície do microchip com certas moléculas para atrair células de interesse.
A equipe de Karnik usou o design microfluídico em espinha de peixe para capturar células plasmáticas circulantes em seu trabalho mais recente. Eles revestiram os canais de um microchip, do tamanho aproximado de uma lâmina de vidro, com CD138, um anticorpo que também é expresso nas membranas das células plasmáticas. A equipe então fez fluir pequenas amostras de sangue de 1 mililitro através do dispositivo. As ranhuras em espinha de peixe circulavam o sangue nos canais microfluídicos, onde os anticorpos, agindo como pequenas almofadas de velcro, agarravam-se a quaisquer células plasmáticas que passavam enquanto deixavam o resto do sangue fluir para fora do dispositivo.
Depois que as células foram isoladas no microchip, os cientistas puderam contá-las e determinar os tipos de anticorpos que cada célula secreta.
“Com a facilidade de uma coleta de sangue”
Usando amostras de sangue de doadores saudáveis e também de pacientes com a doença, os pesquisadores testaram o dispositivo. Depois de contar o número de células capturadas em cada amostra, observaram números muito baixos de células plasmáticas circulantes em amostras saudáveis – cerca de duas a cinco células por mililitro de sangue – versus contagens substancialmente mais elevadas em pacientes diagnosticados com mieloma múltiplo, de cerca de 45 a 184. células por mililitro.
A equipe também analisou as células plasmáticas capturadas para determinar o tipo de anticorpos que produziam. As células plasmáticas podem gerar um de dois tipos de anticorpos, conhecidos como tipo kappa e lambda. Além de realizar biópsias da medula óssea, os médicos podem analisar amostras de sangue para verificar a proporção desses dois anticorpos, o que pode ser um indicador de como a doença está progredindo.
Karnik e seus colegas determinaram a proporção de células plasmáticas que produzem anticorpos do tipo kappa e lambda, e compararam-nas com exames de sangue convencionais para os mesmos anticorpos, tanto para indivíduos saudáveis como para pacientes com mieloma múltiplo. Eles encontraram ambos os conjuntos de resultados correspondentes, validando o dispositivo microfluídico precisão.
Surpreendentemente, a equipe observou que os pacientes que estavam em remissão apresentavam contagens mais altas de células plasmáticas circulantes do que os doadores saudáveis. Esses mesmos pacientes apresentaram proporções normais de anticorpos em exames de sangue convencionais. Karnik diz que o novo dispositivo do grupo pode revelar informações mais sutis sobre o estado do paciente, mesmo em remissão.
“Quando os pacientes entram em remissão, os seus níveis de anticorpos podem parecer normais”, diz Karnik. “Mas detectamos um nível de células plasmáticas circulantes que está acima da linha de base. É difícil dizer se estas células são cancerosas, mas pelo menos esta técnica está nos dando mais informações. Com a facilidade de uma coleta de sangue, isso pode nos permitir rastrear o câncer de uma maneira muito melhor”.
Karnik acrescenta que, no futuro, os cientistas poderão usar o projeto do grupo para realizar testes genéticos nas células capturadas ou para procurar mutações nas células que possam caracterizar ainda mais a doença.
“Podemos capturar e corar essas células no aparelho, o que abre a possibilidade de estudar se há novas mutações nas células”, diz Karnik. “Com cancros como o mieloma múltiplo, mesmo para pacientes em remissão, o cancro pode recorrer. A detecção do nível ou mutação das células plasmáticas no sangue pode fornecer um método de detecção precoce para esses pacientes.”
Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pelo Instituto Nacional de Saúde e a Fundação Al Jalila.
Referência: “Isolamento de células plasmáticas circulantes no mieloma múltiplo usando captura baseada em anticorpos CD138 em um dispositivo microfluídico” por Mohammad A. Qasaimeh, Yichao C. Wu, Suman Bose, Anoop Menachery, Srikanth Talluri, Gabriel Gonzalez, Mariateresa Fulciniti, Jeffrey M Karp, Rao H. Prabhala e Rohit Karnik, 4 de abril de 2017, Relatórios Científicos.
DOI: 10.1038/srep45681