Bhataramedia.com – Memisahkan sel-sel kanker yang beredar dari sel-sel darah untuk diagnosis, tujuan prognostik dan pengobatan dapat menjadi jauh lebih mudah dengan menggunakan metode pemisahan akustik yang murah dan dengan chip yang dapat didaur ulang.
“Mencari sel tumor yang bersirkulasi di dalam sampel darah seperti mencari jarum di tumpukan jerami. Biasanya,Circulating Tumor Cell (CTC) sekitar satu dari setiap satu miliar sel darah di dalam sampel,” kata Tony Juni Huang, profesor ilmu teknik dan mekanik.
Metode pemisahan yang sudah ada, menggunakan antibodi tumor spesifik untuk mengikat dengan sel-sel kanker dan mengisolasi mereka, tetapi antibodi yang sesuai harus diketahui sebelumnya. Metode lain bergantung pada ukuran, deformabilitas atau sifat elektrik. Tidak seperti metode pemisahan konvensional yang harus di sentrfiuge selama 10 menit pada 3000 putaran per menit, gelombang akustik permukaan dapat memisahkan sel dengan cara yang lebih lembut, melalui penggunaan perangkat yang murah dan sederhana.
Pemisahan berbasis akustik berpotensi penting karena bersifat non-invasif dan tidak mengubah atau merusak sel-sel. Namun, agar efektif untuk penggunaan klinis, metode ini juga harus cepat dan mudah diterapkan.
“Agar secara signifikan dapat meningkatkan hasil untuk menangkap CTC yang tergolong langka, desain perangkat telah dioptimalkan untuk laju alir yang lebih tinggi dan panjang kerja akustik yang lebih lama,” kata Ming Dao, ilmuwan utama penelitian, ilmu dan teknik material, Massachusetts Institute of Technology.
“Dengan pendekatan eksperimental / pemodelan terpadu, generasi baru dari perangkat tersebut telah meningkatkan hasil pemisahan sel yang 20 kali lebih tinggi dari yang sebelumnya dicapai dan memungkinkan bagi kita untuk bekerja dengan sampel pada pasien,” kata Ming Dao.
Para peneliti bekerja, baik secara eksperimen dan dengan model, untuk mengoptimalkan pemisahan CTC dari darah. Mereka menggunakan perangkat mikofluida berbasis akustik sehingga aliran darah dapat secara terus-menerus melewati perangkat untuk pemisahan. Dengan menggunakan ukuran diferensial dan berat sel-sel yang berbeda, mereka memilih tekanan akustik tertentu yang akan mendorong CTC keluar dari aliran cairan dan menuju saluran yang terpisah untuk diambil. Mereka melaporkan hasil penelitian ini di Prosiding National Academy of Sciences.
Perangkat gelombang akustik tersebut dapat memisahkan sel dengan menggunakan jumlah energi yang sangat kecil. Intensitas dan frekuensi listrik yang digunakan di dalam penelitian ini mirip dengan yang digunakan di dalam pencitraan ultrasonik, yang telah terbukti sangat aman, bahkan untuk janin. Juga, setiap sel menerima gelombang akustik hanya untuk sepersekian detik. Selain itu, sel-sel tidak memerlukan label atau modifikasi permukaan. Semua fitur ini membuat metode pemisahan akustik, yang disebut pinset akustik, sangat biokompatibel.
Jika dua sumber suara ditempatkan berlawanan satu sama lain dan masing-masing memancarkan panjang gelombang yang sama, akan ada lokasi yang membatalkan satu sama lain. Oleh karena gelombang suara memiliki tekanan, mereka dapat mendorong benda yang sangat kecil, sehingga sel atau partikel akan bergerak dengan gelombang suara hingga mencapai lokasi dimana tidak ada lagi gerakan lateral.
Para peneliti menggunakan dua jenis sel kanker manusia untuk mengoptimalkan pemisahan akustik (sel-sel HELA dan MCF7). Sel-sel ini serupa di dalam ukuran. Mereka kemudian melakukan percobaan untuk memisahkan sel-sel ini dan memiliki tingkat pemisahan lebih dari 83 persen. Mereka kemudian melakukan pemisahan pada sel-sel kanker lainnya dan juga memiliki tingkat pemisahan lebih dari 83 persen.
“Oleh karena perangkat ini dimaksudkan untuk digunakan dengan darah manusia, perangkat ini harus sekali pakai. Kami sedang mencari tahu untuk pembuatan dan kemungkinan produksi massal,” kata Huang, seperti dilansir Penn State (06/04/2015).
Dokter dapat menggunakan perangkat tersebut untuk memantau bagaimana pasien bereaksi terhadap kemoterapi, untuk diagnosis awal, serta untuk menentukan pengobatan dan prognosis.
“Temuan ini melibatkan kelompok lintas disiplin dari dokter, insinyur, ahli biologi komputasi dan ahli perangkat. Kami telah mendesain dan mengembangkan platform bebas label untuk mengidentifikasi dan memisahkan CTC, sembari menjaga integritas sel,” kata Subra Suresh, presiden Carnegie Mellon University dan bagian dari tim peneliti. “Temuan ini menawarkan jalan baru untuk penelitian dasar ke dalam patologi dan metastasis, serta untuk diagnosis klinis sel-sel tumor yang langka.”
Referensi Jurnal :
Peng Li, Zhangming Mao, Zhangli Peng, Lanlan Zhou, Yuchao Chen, Po-Hsun Huang, Cristina I. Truica, Joseph J. Drabick, Wafik S. El-Deiry, Ming Dao, Subra Suresh, and Tony Jun Huang. Acoustic separation of circulating tumor cells. PNAS, April 2015 DOI: 10.1073/pnas.1504484112
