健康

バイオエンジニアが癌研究のために蓮の葉にヒントを得たシステムを開発

アレクサンドリア・カーター。クレジット: Gustavo Raskosky 蓮の葉は セルフクリーニング、撥水技術水滴は表面に浮かんでいるように見えますが、その独特の質感により、ナノサイズの隆起と折り目に空気が閉じ込められています。 ライス大学のバイオエンジニアは、 ロータス効果 研究が難しい腫瘍の特性を明らかにすることができる癌細胞クラスターを培養するシステムを開発する。新しい酸化亜鉛ベースの培養表面は、 蓮の葉 表面構造を制御し、3次元ナノスケール腫瘍モデルの高スループット生成のための高度に調整可能なプラットフォームを提供します。 ライス大学のバイオエンジニア、マイケル・キング氏と共同研究者らが設計した超疎水性アレイデバイス（SHArD）は、がんの進行、特に転移（がん細胞が血流を介して原発腫瘍部位から体の他の部位に移動する病気の段階）を研究するための、調整可能でコンパクトな生理学的に適切なモデルを作成するために使用できます。 「癌による死亡の主な原因である転移の研究は、正確でハイスループットなモデルの開発が難しいため、特に困難を伴います」と、この論文の責任著者であるキング氏は述べた。 研究 出版年 ACSナノ これは新しい培養プラットフォームを説明するものです。「このツールによって、病気のこの問題のある段階に関する新たな知識が得られ、病気の発生を阻止または予防するための介入方法を特定できるようになることを期待しています。」 科学者や臨床医は現在、 血液サンプル 循環腫瘍細胞（転移の重要なマーカー）を含むサンプルを採取し、原発性腫瘍の特性と癌の転移の原因を理解する。「液体生検」とも呼ばれるこのサンプル採取法では、転移過程の詳細で大規模な研究を行うのに十分な「成果」が得られないのが一般的である。 「残念ながら、『数は多いほど安全』という法則は、血流中を循環する癌細胞にも当てはまる」と、キング研究室の研究者で、この研究の共著者であるアレクサンドリア・カーター氏は言う。「単独で移動する癌細胞は、せん断応力による破壊や免疫細胞の攻撃に屈する可能性が高い。しかし、集団で移動すると、体の他の部位にうまく到達して定着する可能性が高まる」 「1回の採血で見つかる数個の孤立した癌細胞はすでに稀なので、詳細な研究のために十分な数のクラスターを分離するのは特に困難です。これが、SHArDが原発性癌と転移性癌を理解するための刺激的な新しいツールである理由です。」 キング研究室は以前、循環血液の付着を促進する天然物質であるハロイサイトのナノロッド層の作成に成功していた。 腫瘍細胞 同時に血液細胞を撃退します。 「2018年にカラナ・ジャヤワルダナが新しいポスドク研究員として私たちの研究室に加わったとき、彼は酸化亜鉛ナノロッド表面の成長実験を始めました」と、テキサス癌予防研究所の学者で、最近ライス大学にEDブッチャー生物工学科長およびテキサス医療センターとの生命科学協力に関する学長特別顧問として加わったキング氏は述べた。「当初、私たちは特定の用途を念頭に置いていませんでしたが、新しい材料が癌生物学に役立つ特別な特性を持っているのではないかと興味を持ち、期待していました。」 このプロジェクトは後に、キング研究室の博士課程の学生、マリア・ロペス・カベスタニに引き継がれ、刺激的な方向へと進みました。現在博士号を取得したカベスタニは、この研究の第一著者です。 研究者らは、安定した酸化亜鉛ナノチューブの「カーペット」を成長させることができた後、その上にテフロンのようなコーティングを施し、本質的には蓮の葉の構造を再現しました。ナノスケールの粗さと疎水性層が組み合わさって、真の超疎水性が生まれました。超疎水性とは、ギリシャ語で「水に対する極度の恐怖」を意味する言葉に由来しています。SHArD を作成するために、研究者らは完璧なサイズの区画を持つマイクロウェル グリッドを追加し、システムをテストしてその性能を評価しました。 「SHArDは、 生物医学研究「クリーンルームにアクセスできる研究室であれば、当社のプロトコルに従って、それぞれの研究プロジェクトのニーズにぴったり合うバージョンのプラットフォームを作成できます」とカーター氏は語った。 SHArD は、当初は原発性腫瘍モデルをより高いスループットで確実に培養する手段として意図されていましたが、高度に調整可能で、転移性クラスターの培養にも簡単に適応できます。SHArD が原発性腫瘍の球状モデルの成長に成功したという事実は、すでに癌モデリング ツールキットを拡張しており、高度に特殊化された装置がなくても超疎水性培養デバイスを作成できるようにしています。 「クラスター形成装置は、末期癌患者の血流中に見つかる危険なクラスターの研究に新たな分野への扉を開いた」とキング氏は語った。 詳細情報: Maria…