Dolaşımdaki Kanserli Hücrelerin (Ctcs) Mekanik Sertlik (Cell Stiffness) Yapısındaki Değişimini Kantitatif Faz Görüntüleme Yöntemi Kullanarak Ölçen Holografik Tek Hücre Görüntüleme Tekniği

Abstract

Amacı: Projemiz ile kanser hücrelerinin sertlik değerlerini saptamada yeni bir görüntüleme sisteminin geliştirilmesi ve klinik testlerinin yapılması hedeflenmektedir. Kullanacağımız akusto-holografik yöntem literatürde yeni denenecek bir yöntem olup, kanser üzerine yapılan çalışmalar için yeni veriler ortaya konulmasını sağlayacaktır. Bu amaçla, 6 üniversite, 3 araştırma merkezi ve 1 özel şirketin bir araya gelmesi ile geniş bir konsorsiyum kurulmuştur. Mekatronik Müh, Elektronik Müh., Kimya Mühendisliği, Fizik Bölümü, Bilgisayar Müh., Tıbbi Biyokimya, Gastroenteroloji, Tıbbi Onkoloji, Epidemiyoloji Bölümlerini içeren disiplinler arası bir çalışmadır. ii. Konunun kısa bir tanıtımı, neden bu konunun seçildiği ve özgün değeri: Günümüzde kanser odağının özelliklerinin saptanmasında faydalanılan ?Dolaşımdaki Kanser Hücreleri?nin (Circulating Tumor Cells - CTC) diğer kan bileşenlerinden ayırt edilmesinde yararlanılan teknikler halen bir takım eksiklikler içermektedir. CTC?lerin normal kan bileşenlerine boyut olarak benzemesi ve dolaşımdaki sayılarının göreceli azınlığı ayırt edilmesini zorlaştırmaktadır. Kantitatif Faz Görüntüleme (Quantitative Phase Imaging) biyolojik örnekler gibi, transparan yapılarda başarı ile kullanılabilen bir tekniktir. Holografik bir yaklaşım olan bu teknik, mikro-nano seviyedeki parçacıkların görüntülenmesinde önemli bir yaklaşımdır. Literatürde, bu metodun hücrelerin 3 boyutlu morfolojik özelliklerinin çıkarılmasında non-invaziv (tahribatsiz) bir teknik olarak kullanıldığı görülmektedir. Bu metot her ne kadar hücrelerin morfolojik yapıları ve kırınım indisleri hakkında bilgi verse de, CTC?leri diğer dolaşım hücrelerinden ayırmada yeterli değildir. iii. Kuramsal yaklaşım ve kullanılacak yöntemin ana hatları: Bir akustik sinyal kaynağı ile üretilecek ultrasonik dalgalar, mekanik yüzeyler üzerine basınç dalgaları oluşturur. Ultrasonik dalgalar maddenin cinsine göre optimize edilmiş frekans aralığına bağlı olarak, madde içine penetre de edebilir. Bu sebeple, kullanılan ultrasonik titreşime dayalı tahribatsız test sistemleri bulunmaktadır. Optimize edilmiş dalga frekansları, uygulama yüzeyinde titreşim desenleri oluşmasına sebep olurlar. Desenler ise tamamen yüzeyin mekanik karakteristiği ile ilgidir. Geliştireceğimiz kuramsal yaklaşımda ise akustik basınç etkisi altındaki CTC?lerin üzerine düşen koherant ışınların faz değişimlerinin kantitatif olarak değerlendirilebilecektir. Bu sayede, CTC?ler dolaşımdaki diğer hücrelerden de ayrılabileceği gibi, gelecekte farklı koşullarda (farklı ilaç, sıcaklık, pH...gibi) verdiği tepkiler de görüntülenebilir. Projemiz akustik basınç dalgalarının canlı hücre yüzeyinde oluşturacağı titreşim desenlerinin ?Kantitatif Faz Görüntüleme? metoduyla okunması prensibini literatüre eklemektedir. Böylece maddenin mekanik sertlik değerlerinin okunmasından yola çıkarak, CTC?lerin teşhisi ve anlaşılması üzerine biyomedikal bir görüntüleme sistemi oluşturulacaktır. iv. Ulaşılmak istenen hedefler ve beklenen çıktıların çağrı programının amaç ve hedeflerine ne gibi katkılarda bulunabileceği Yöntem Validasyonu için kanser hücre hatları, kimyasal olarak epitelyal mezankimal sürece (EMT) sokularak dolaşımdaki kanser hücreleri (CTCs) mimetize edilecektir. Tüm optimizasyon çalışmaları bu hatlar ile gerçeklenecektir. Sistem denemesi ise klinik olarak saptanmış ve izlemdeki hastalardan oluşturulacak kanser kohortu ile yapılacaktır. Burada altın standart olarak FACS analizi ile karşılaştırılacaktır. Model olarak pankreas, melanom, over, akciğer, meme kanserleri seçilmiştir. Sistem ile ayrımlanan kanser hücrelerinin Next Generation Sequensing (NGS) ve antikor bazlı immunulojik tanımlama ile fenotip belirlemeleri yapılacaktır.