I korthet innebär den nya metoden att celler exponeras för ultraljud när de flyter fram genom en så kallad mikrokanal inuti ett chip. De enskilda cellerna separeras i ljudfältet och genom att läsa av cellernas sidledsförskjutning vid slutet av kanalen kan man kartlägga cellens akustiska egenskaper. Och omvänt, om man känner till cellernas ljudegenskaper kan man avgöra vilken typ av cell som passerar.
Arbetet är nu tillgängligt i nättidskriften Nature Communications.
- Visionen är att vår innovation så småningom ska kunna användas inom vården för att exempelvis räkna och skilja ut olika typer av celler i patienters blod, säger Per Augustsson, forskare på Institutionen för biomedicinsk teknik vid Lunds universitet, som i samarbete med professor Joel Voldman och forskare vid Danmarks Tekniske Universitet tog fram metoden under sin postdok-tjänst vid Massachusetts Institute of Technology i USA, med finansiering från Vetenskapsrådet.
Forskarna har använt metoden för att mäta de akustiska egenskaperna hos vita blodkroppar och visat att det finns skillnader mellan olika undergrupper av dessa. Dessutom har de observerat att cancerceller, som odlats i laboratoriemiljö, har markant skilda akustiska egenskaper jämfört med blodceller från friska donatorer.
- Det kanske kan framstå som märkligt att vi intresserar oss för de akustiska egenskaperna hos blodceller och cancerceller. Men vi har sökt efter nya sätt att separera celler för att kunna studera dem mer ingående, säger Per Augustsson.
I blodet förekommer celler som det finns extremt få av och som kan vara intressanta att kunna urskilja. Ett exempel på sällsynta celler är så kallade cirkulerande tumörceller som förekommer i blodet hos cancersjuka och spelar roll för hur cancer sprider sig i kroppen.
Den som lyckas mäta hur antalet tumörceller varierar mellan olika tillfällen kan avgöra om medicinering inom ramen för en behandling får den önskade effekten. Men det är en stor teknisk utmaning och många forskargrupper runt om i världen utvecklar för närvarande metoder för att angripa problemet.
En strategi är att använda sig av akustiska fält. I tidigare arbeten inom akustisk separation av celler har det främst varit möjligt att separera celler utifrån vilken storlek de har, men cellers storlek säger inte tillräckligt om vilken celltyp det är fråga om.
- Eftersom vi letar efter enskilda celler i ett blodprov som innehåller flera miljarder celler kommer minsta lilla överlappning i storlek mellan cancercellen och övriga blodceller leda till att tusentals blodceller ”förorenar” cancercellerna som kommer ut ur separationen. Därför har vi utvecklat isoakustisk fokusering.
Den nya metoden är ett sätt att mäta cellers akustomekaniska egenskaper, och förhoppningen är att metoden framöver ska bidra till ökad kunskap om exempelvis hur cancer sprider sig i kroppen. Frågor som forskarna hoppas ska kunna belysas är: Varför bildas metastaser och vilka mekanismer styr hur tumörceller sprider sig i kroppen? Finns det skillnader i fysikaliska egenskaper mellan tumörens celler och de cirkulerande tumörcellerna?
- Vi arbetar för närvarande även på två uppföljande arbeten som mer detaljerat beskriver fysiken bakom isoakustisk fokusering. Det är ett mycket spännande projekt som jag driver tillsammans med fysikprofessorn Henrik Bruus och doktoranden Jonas Tobias Karlsen, båda vid Danmarks Tekniske Universitet. Vi bedömer att arbetet kommer att leda till betydelsefulla resultat inom vårt forskningsfält, akustofluidik, säger Per Augustsson.