麻省理工学院开发出可以描绘肿瘤的纳米传感器 2016-12-11 03:57:01

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麻省理工学院的工程师们开发了新的纳米传感器,可以描述肿瘤,并可以深入了解它们对某些疗法的反应麻省理工学院的研究人员设计了可以描述肿瘤的纳米传感器,并可以深入了解它们对某些疗法的反应

该系统基于水平一种称为蛋白酶的酶,癌细胞用它来重塑周围环境一旦适应人类,这种类型的传感器可用于确定肿瘤的侵袭性,并帮助医生选择最佳治疗方法,Sangeeta Bhatia,John和Dorothy Wilson教授说健康科学与技术与电子工程与计算机科学系,以及麻省理工学院科赫综合癌症研究所的成员“这种方法很令人兴奋,因为人们正在开发蛋白酶激活的治疗方法,”Bhatia说“理想情况下你希望能够根据患者的蛋白酶活动对患者进行分层,并确定哪些患者适合这些疗法“一旦注入肿瘤部位,纳米传感器就会受到对健康组织无害的磁场的激活

在与目标肿瘤蛋白质相互作用并被其修饰后,传感器会分泌到尿液中,在那里它们很容易被检测到在不到一个小时的时间里,Bhatia和Polina Anikeeva,1942年的材料科学与工程副教授,是该论文的高级作者,出现在Nano Letters期刊论文的主要作者是Koch研究所博士后Simone Schurle和研究生Jaideep Dudani热和释放肿瘤,尤其是侵袭性肿瘤,通常蛋白酶水平升高这些酶通过切割构成细胞外基质的蛋白质来帮助肿瘤扩散,细胞外基质通常包围细胞并将其保持在原位2014年,Bhatia及其同事报道使用相互作用的纳米颗粒用一种称为基质金属蛋白酶(MMPs)的蛋白酶来诊断癌症dy,研究人员提供了携带肽或短蛋白片段的纳米粒子,这些肽被设计成被MMP切割

如果存在MMP,数百种切割的肽将在尿液中排出,在那里可以通过类似于a的简单纸张检测来检测它们

妊娠试验在新研究中,研究人员希望调整传感器以便他们能够在已知位置报告肿瘤的特征

为此,他们需要确保传感器仅产生来自靶器官的信号,不受影响通过可能在血液中他们首先设计的传感器可与光,一旦他们达到了自己的目标也需要使用紫外线被激活,但是,它不能穿透很远到组织产生的背景信号“我们开始思考什么我们可能使用的各种能量可以进一步渗透到体内,“Bhatia说,他也是麻省理工学院医学工程和科学研究所的成员

知道,Bhatia与Anikeeva合作,Anikeeva专门利用磁场远程激活材料

研究人员决定将Bhatia的蛋白酶感应纳米粒子与磁性粒子封装在一起,当暴露于交变磁场时会发热

该场是由一小部分产生的每秒变化极性大约五十万次的磁性线圈封装颗粒的热敏材料随着磁性颗粒的升温而分解,使蛋白酶传感器被释放但是,颗粒不会产生足够的热量来破坏附近的组织“它一直在挑战从患者的生物流体中检测肿瘤特异性蛋白酶活性,因为这些蛋白酶也存在于血液和其他器官中,“韩国高等科学研究院生物和脑工程副教授Ji Ho(Joe)Park说

“这项工作的优势在于磁热响应蛋白酶纳米具有时空可控性的传感器,“没有参与研究的Park说”通过这些纳米传感器,麻省理工学院的研究人员可以通过显着减少脱靶活化来检测更多参与肿瘤进展的蛋白酶活性“选择治疗方法在一项小鼠研究中,研究人员表明,他们可以根据它们产生多少蛋白酶,使用这些粒子正确分析不同类型的结肠肿瘤 基于蛋白酶的癌症治疗,现在正在临床试验中,由针对肿瘤蛋白但具有“面纱”的抗体组成,这些抗体可防止它们在到达肿瘤之前被激活

面纱被蛋白酶切割,因此这种疗法对患者最有效具有高蛋白酶水平麻省理工学院的团队也正在探索使用这种类型的传感器来成像从其他器官扩散到肝脏的癌性病变

如果少于4个,那么手术切除这种病变的效果最好,因此测量它们可以帮助医生选择最佳治疗方法Bhatia说这种类型的传感器也可以适应其他肿瘤,因为磁场可以深入到体内

这种方法也可以扩展到基于检测其他种类酶的诊断,包括那些切断糖链或脂质的酶该研究部分由路德维希分子肿瘤学中心资助,该中心是国家癌症研究所的科赫研究所支持资助,来自国家环境健康科学研究所的核心中心资助出版物:Simone Schuerle等,“用于体内肿瘤分析的磁性驱动蛋白酶传感器”,Nano Letters,2016; DOI:101021 / acsnanolett6b02670来源:麻省理工学院新闻的安妮特拉夫顿