Liquid Biopsy

Projekt CTCelect

Automatisierung für zukunftsweisende Krebsforschung

System zur Isolation zirkulierender Tumorzellen
© Foto Fraunhofer ICT-IMM

System zur Isolation zirkulierender Tumorzellen

Der Verlauf von Krebserkrankungen ist kaum vorhersagbar und die Prognose für den Patienten daher oft unklar. Obschon man weiß, dass jeder Patient anders auf ein und dieselbe Therapie reagiert, reichen in der klinischen Praxis die diagnostischen und therapeutischen Möglichkeiten nicht aus, um gezielt auf die patientenindividuellen Eigenschaften der Tumorerkrankung zu reagieren. Für die effizientere Erforschung individueller Krankheitsverläufe haben wir ein vollautomatisiertes System für die „Liquid Biopsy“ zur Isolierung einzelner Tumorzellen (CTCs) aus Patientenblut entwickelt. Das System soll Krebsforscher in die Lage versetzen, CTCs individueller Patienten zu gewinnen und an diesen Tumoreigenschaften zu studieren und Therapieansätze zu entwickeln. Dies wäre ein weiterer Schritt hin zur sogenannten personalisierten Medizin, in der die Therapie in bislang unerreichter Präzision auf jeden einzelnen Patienten abgestimmt werden kann.

Das Funktionsprinzip

Im ersten Schritt werden die Tumorzellen mittels immunomagnetischer Separation (IMS) aus der Probe „gefangen“ und in ein kleineres Probenvolumen überführt. Dabei werden die Tumorzellen zunächst unter Nutzung spezifischer Eigenschaften der Zelloberfläche gezielt mit magnetischen Partikeln gekoppelt und mit Magnetfeldern aus der Blutprobe extrahiert. Im zweiten Schritt wird der Extrakt anschließend zur Entfernung des unspezifischen Zellhintergrundes in eine mikrofluidische Kartusche überführt, in der die Krebszellen durchflusszytometrisch erkannt werden. In der Kartusche wird mittels einer hydrodynamischen Fokussierung der Probe eine nahezu ideale Vereinzelung der Zellen erreicht. Nach Erkennen einer Tumorzelle im Mikrokanal werden die einzelnen Zielzellen gezielt mittels eines Druckstoßes direkt in Kavitäten einer Mikrotiterplatte dispensiert. Jede isolierte Tumorzelle kann anschließend auf ihre genetischen und molekularbiologischen Eigenschaften untersucht werden.

Eigenschaften und Einsatzbereiche

Um ein solches System optimal auf dem Markt positionieren zu können, haben wir in der Entwicklung von vorneherein darauf geachtet, dass in der Systemauslegung kostengünstige Komponenten eingesetzt wurden. Dies ist uns gelungen, indem wir z. B. die optischen Komponenten des Systems mit preisgünstigen Spritzguss-Kunststoffkartuschen integriert haben. Die Fluoreszenzanregung und die Detektion erfolgen zudem mit einem leicht zu integrierenden, selbstjustierenden optischen Zugang zur Kunststoffkartusche, sodass ein einfacher Austausch der kontaminierten Teile vor jeder Analyse möglich ist. Dadurch entfallen zeit- und kostenintensive Kalibrations- und Reinigungsschritte. Das kompakte und kostengünstige OEM-Design ermöglicht den Aufbau einer neuen Generation von Pipettierköpfen für den wachsenden Markt von Zellexperimenten sowie die Integration in Geräte für die schnelle vor-Ort-Analytik.

Unser F&E Angebot

Die Anwendungsgebiete des CTCelect Systems reichen über das Auffinden zirkulierender Tumorzellen hinaus, von der Wasseranalytik über Diagnostik- und Life-Science-Anwendungen über Routinetests in der Hämatologie, der Infektiologie und der Immunologie.


 

Gefördert durch: 7th Framework Programme der Europäischen Kommission, Projektreferenz 258604; Bundesministerium für Bildung und Forschung, Referenznummern 131A020B, 03VP01061