Utskrift från Malmö högskolas webbplats www.mah.se

Detection and imaging of circulating tumour cells – a novel approach using nanoprobes and microscopy as diagnostic tools

Contact person: Anette Gjörloff Wingren
Responsible: Anette Gjörloff Wingren
Co-workers: Börje Sellergren and Sudhirkumar Shinde
Partner: Umeå Universitet, Lunds Universitet, Phase Holographic Imaging, Lund, ImaGene-iT, Lund, Truly Translational, Lund
Funding: KK-stiftelsen
Timeframe: 2017-03-01 -- 2020-02-28
Research programme: Biofilms Research Center for Biointerfaces
Faculty/Department: Faculty of Health and Society, The Department of Biomedical Science

Improved diagnostics and treatment of aggressive cancer is one of the most challenging tasks in research today. Circulating tumour cells (CTC) can be found in patients with cancer metastases of epithelial origin, and prognostically, patients with higher number of CTCs detected in blood have a worse outcome. The emergence of advanced technologies to isolate circulating tumour cells from patient-derived blood now provides the opportunity to test and validate the understanding of the metastatic process. The fact that tumour cells produce increased levels of glycoconjugates containing sialic acid (SA), or Neu5Ac which is often associated with with poor prognosis, has led us to the development of fluorescent molecularly imprinted polymers (MIPs), or “plastic antibodies” with “specific” recognition sites for SA (SAMIPs). Indeed, there is an urgent need for diagnostic tools for analysing and determining SA glycosylation motifs in tumor cells, but reagents with discriminative power and sufficient affinities for specific and sensitive detection are generally missing.

In this project, the academic and industrial partners will work together for gaining knowledge to develop and providing tools for cancer diagnostics and strategies with applications towards the clinical market. Fluorescence analysis of cells binding SAMIPs will be performed using fluorescence microscopy and flow cytometry. Magnetic SA-specific MIPs will allow specific capture of the tumour cells with the help of magnetic columns. After the detection and capture of SA-expressing tumour cells, measurement of physical and optical tumour cell properties using the 3D digital holographic microscope will follow, enabling an enrichment of captured CTCs from blood samples by sorting out larger tumuor cells from smaller white blood cells.

The proposed study will gain cancer patients with CTCs suffering from the most aggressive and untreatable cancer forms that exist today. We aim to detect and capture CTCs in the blood, that otherwise would extravasate to secondary tissue and form metastases. By this, a faster and more proper treatment for the patient will occur, as well as better understanding of the behavior of the CTCs.

 

 

 

Beskrivning på svenska

Förbättrad diagnostik och behandling av aggressiva cancerformer är en av de största utmaningarna idag inom cancerforskning. Cirkulerande tumörceller (CTC) finns hos patienter med cancermetastaser av epitelial typ, och prognostiskt kan patienter med högre antal CTCs som detekterats i blod också ha en försämrad prognos. Framtagandet av nya avancerade teknologier för att isolera CTCs från blod härrörande från patienter, ger möjligheter att testa och validera förståelsen för metastasprocessen. Kunskapen om att tumörceller uttrycker höga nivåer av glykaner som innehåller sialinsyra (SA), eller Neu5Ac, vilken ofta associeras med sämre prognos, har lett oss till framtagandet av fluorescerande molecularly imprinted polymers (MIPs), eller “plastantikroppar” med specifika igenkänningsmekanismer för SA (SAMIPs). Behovet av att utveckla diagnostiska verktyg för att analysera och bestämma glykosyleringsmotiv på tumörceller är stort, men reagenser med tillräckligt bra specificitet och detektionsaffinitet har saknats.

Detta projekt utförs med både akademiska och industriella partners, och kommer att ge kunskap för att utveckla och förmedla redskap för cancerdiagnostik och applikationsstrategier för den kliniska marknaden. Fluorescensanalys av celler som binder SAMIPs kommer att utföras med hjälp av fluorscensmikroskopi och flödescytometri. Magnetiska SAMIPs ger oss möjlighet att specifikt fånga tumörceller med hjälp av magnetkolonner. Efter detektion kommer de SA-uttryckande tumörcellerna att analyseras för deras fysikaliska och optiska egenskaper med hjälp av ett 3D-digitalt holografiskt mikroskop. Detta medger en anrikning av CTCs från blodprov genom att urskilja de större tumörcellerna från de mindre vita blodkropparna.

Denna studie kommer att hjälpa cancerpatienter med CTCs som lider av de mest aggressiva och svårbehandlade cancerformerna idag. Vårt mål är att detektera de CTCs i blod, som annars vandrar ut i vävnad och etablerar metastaser. Vår förhoppning är att patienterna får en snabbare och mer precis behandlingsmetod, samtidigt som vi får en ökad kunskap om CTCs.

Senast uppdaterad av Charlotte Löndahl Bechmann