癌癥的變色尿檢顯示小鼠研究的潛力

帝國和麻省理工學(xué)院的工程師開發(fā)的一種簡單而敏感的尿液測試產(chǎn)生了尿液的顏色變化，以指示小鼠腫瘤的生長。

在早期階段檢測癌癥的工具可以提高患者的生存率和生活質(zhì)量。然而，癌癥篩查方法通常需要昂貴的設(shè)備和去診所的旅行，這在醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施很少的農(nóng)村或發(fā)展中地區(qū)可能是不可行的。因此，新興的即時診斷領(lǐng)域正致力于開發(fā)更便宜，更快速，更易于使用的測試。

一對國際工程實驗室現(xiàn)已開發(fā)出一種工具，可在結(jié)腸癌存在時改變小鼠尿液的顏色。測試快速，非侵入性癌癥測試的結(jié)果今天發(fā)表在Nature Nanotechnology上。

由帝國教授Molly Stevens教授和麻省理工學(xué)院教授以及霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Sangeeta Bhatia領(lǐng)導(dǎo)的團隊開發(fā)的早期技術(shù)是將納米傳感器注入小鼠體內(nèi)，這些小鼠被腫瘤釋放的酶(稱為蛋白酶)切斷。

當(dāng)納米傳感器被蛋白酶破壞時，它們會穿過腎臟，在尿液檢測后可以用肉眼看到，產(chǎn)生藍色變化。

研究人員將這項技術(shù)應(yīng)用于患有結(jié)腸癌的小鼠，并發(fā)現(xiàn)相對于取自健康小鼠的測試樣本，來自荷瘤小鼠的尿液變?yōu)榱了{色。

帝國材料和生物工程部門的史蒂文斯教授說：“通過利用產(chǎn)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，可以在不需要昂貴且難以使用的實驗室儀器的情況下進行該測試。

“簡單的讀數(shù)可能會被智能手機拍攝，并傳輸給遠程護理人員，以便將患者與治療聯(lián)系起來。”

感應(yīng)信號

當(dāng)腫瘤生長和擴散時，它們通常會產(chǎn)生生物信號，稱為生物標(biāo)記物，臨床醫(yī)生用它來檢測和跟蹤疾病。然而，并非所有生物標(biāo)志物在腫瘤生長中都發(fā)揮積極作用，并且大多數(shù)生物標(biāo)志物以如此少的量存在以至于它們可能難以找到。

被稱為基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的一類腫瘤蛋白作為潛在的生物標(biāo)志物已引起關(guān)注，因為這些酶通過咀嚼通常使細胞保持在適當(dāng)位置的組織支架來幫助促進腫瘤的生長和擴散。

許多癌癥類型，包括結(jié)腸腫瘤，產(chǎn)生高水平的幾種MMP酶，包括一種稱為MMP9。

在這項研究中，Imperial-MIT團隊開發(fā)了納米傳感器，其中超小金納米團簇(AuNCs)通過MMP9s斷裂的連接與蛋白質(zhì)載體連接

為了開發(fā)變色尿液測試，研究人員使用了兩種AuNC特性 - 它們非常小(<2納米)的尺寸，以及當(dāng)用化學(xué)底物和過氧化氫處理時它們能夠引起藍色變化的能力。

研究人員將AuNC蛋白復(fù)合物設(shè)計成在腫瘤微環(huán)境或血液中被MMPs切割后進行分解。當(dāng)分開時，釋放的AuNCs通過血液傳播并且足夠小以通過腎臟過濾到尿液中。

在沒有高MMP水平的健康小鼠中，復(fù)合物保持完整，并且太大而不能進入尿液。如果AuNCs已經(jīng)濃縮在尿液中，化學(xué)測試將產(chǎn)生肉眼可見的藍色變化。