麻省理工学院开发可以概述肿瘤的纳米传感器

麻省理工学院的工程师已经开发出了新的纳米传感器，可以概述肿瘤，并可能会欣赏到他们将如何应对某些疗法的洞察力。

麻省理工学院研究人员已经设计了可以概述肿瘤的纳米传感器，并可能会欣赏到他们将如何应对某些疗法的洞察力。该系统基于称为蛋白酶的酶水平，癌细胞用于改造周围环境。

曾适用于人类，这种类型的传感器可用于确定肿瘤的攻击性和帮助医生选择最佳治疗方法，他说，John和Dorothy Wilson of Health Sciences of Health Sciences和Technology和电气工程和计算机科学教授麻省理工学院梭科学综合癌研究所的成员。

“这种方法很令人兴奋，因为人们正在开发蛋白酶激活的疗法，”Bhatia说。“理想情况下，您希望能够根据其蛋白酶的活动来分层患者，并确定哪些候选人是这些疗法的好候选人。”

一旦注入肿瘤部位，纳米传感器被磁场激活，磁场是对健康组织无害的。与靶肿瘤蛋白质相互作用并被靶肿瘤蛋白修饰后，传感器在尿液中分泌，在不小于一个小时内可以容易地检测到它们。

Bhatia和Polina Anikeeva，1942年材料科学与工程副教授，是本文的高级作者，它出现在纳米信中。本文的引导作者是Koch Institute Postdoc Si​​mone Schurle和研究生Jaideep Dudani。

热和释放

肿瘤，尤其是腐蚀性的，通常具有升高的蛋白酶水平。这些酶有助于肿瘤通过裂解构成细胞外基质的蛋白质来蔓延，这通常围绕细胞并将它们保持在适当位置。

2014年，Bhatia及其同事据报道，纳米颗粒与一种称为基质金属蛋白酶（MMP）的蛋白酶相互作用以诊断癌症。在该研究中，研究人员递送纳米粒子携带肽，或短蛋白质片段，设计用于由MMP切割。如果存在MMP，则在尿液中会排出数百种裂解的肽，其中可以通过类似于妊娠试验的简单纸张测试来检测它们。

在新的研究中，研究人员希望调整传感器，以便他们可以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目标器官的信号，不受可能在血液中产生的背景信号的影响。他们首先设计了一旦达到目标，就可以用光激活传感器。然而，需要使用紫外线，这不会渗透到组织中。

“我们开始考虑我们可能使用的能量进一步渗透到身体中，”Bhatia也是麻省理工学院医学工程与科学研究所的成员。

为实现这一目标，Bhatia与Anikeeva合作，他们专注于使用磁场来远程激活材料。研究人员决定将BHATIA的蛋白酶感测纳米颗粒以及在暴露于交替磁场时加热的磁性颗粒。该领域由小型磁线圈产生，该小磁线圈可以将极性变化为每秒半百万次。

将颗粒包封颗粒作为磁性颗粒加热的热敏材料沉积，允许释放蛋白酶传感器。然而，颗粒不会产生足够的热量以损坏附近的组织。

“从患者生物流体中检查肿瘤特异性蛋白酶活性一直挑战，因为这些蛋白酶也存在于血液和其他器官中，”韩国先进研究所的生物和大脑工程副教授Ji Ho（Joe）Park说作者：王莹，科学技

“这项工作的强度是磁热响应性蛋白酶纳米传感器，其具有时空可控性，”没有参与研究的公园说。“与这些纳米传感器一起，MIT研究人员可以通过显着降低脱靶激活来测定蛋白酶的蛋白酶活性。”

选择治疗

在对小鼠的研究中，研究人员表明，它们可以利用这些颗粒来根据它们产生的蛋白酶的蛋白酶正确地突破不同类型的结肠肿瘤。

现在在临床试验中，基于蛋白酶的癌症治疗由靶向肿瘤蛋白的抗体组成，但具有“面纱”，该抗体可以在到达肿瘤之前防止它们被激活。面纱通过蛋白酶切割，因此这种治疗对于高蛋白酶水平的患者来说是最有效的。

麻省理工学院团队还在使用这种类型的传感器来探索到图像癌性病变，这些病变从其他器官传播到肝脏。如果少于四个，因此测量它们可以帮助医生选择最佳治疗方法，以最佳地删除这种病变。

Bhatia表示，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身体中。还可以扩展这种方法以基于检测其他种类的酶，包括切割糖链或脂质的酶。

该研究部分由Ludwig Centr of MeThrular occology提供资金，该研究所支持国民癌症研究所的支持权，以及国家环境卫生研究所的核心中心授权。

出版物：Simone Schuerle等，“用于体内肿瘤分析的”磁性致动蛋白酶传感器“，2016年纳米字母; DOI：10.1021 / ACS.NANOLETT.6B02670