科學(xué)家開(kāi)發(fā)出新型微型傳感器 或有望加速癌癥的診斷

近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature Biotechnology上的研究報(bào)告中，來(lái)自美國(guó)雪城大學(xué)的科學(xué)家們通過(guò)研究開(kāi)發(fā)了一種新型的納米材料來(lái)改善癌癥的檢測(cè)。文章中，研究人員通過(guò)研究開(kāi)發(fā)了一種微型傳感器，其能夠特異性地分析血清中蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間的相互作用（PPIs），而PPIs所提供的信息或許對(duì)于生物醫(yī)學(xué)研究而言是一大福音，因?yàn)槟壳昂芏嘌芯咳藛T正在試圖使促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)和擴(kuò)散的蛋白質(zhì)失去功能。

研究者Liviu Movileanu教授表示，詳細(xì)解讀人類(lèi)基因組的相關(guān)信息或能為研究人員提供新的思路來(lái)鑒別更多功能性的蛋白質(zhì)，而PPIs強(qiáng)度的主要干擾就會(huì)導(dǎo)致機(jī)體疾病的發(fā)生，由于這些相互作用具有暫時(shí)性，因此研究人員就需要新方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。這項(xiàng)研究中，研究人員通過(guò)研究設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)并且優(yōu)化了一類(lèi)特殊的生物物理學(xué)工具，即納米傳感器，其是一種高度敏感性、基于孔隙的工具，能夠在單分子水平下對(duì)機(jī)體中的機(jī)械過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)，比如PPIs。

盡管PPIs在人類(lèi)機(jī)體中隨處都會(huì)發(fā)生，但利用當(dāng)前的工具仍然很難對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)樵撨^(guò)程僅會(huì)持續(xù)大約1毫秒，而PPIs會(huì)影響細(xì)胞的信號(hào)和癌癥的發(fā)生。為此，研究人員在細(xì)胞膜上開(kāi)了一個(gè)孔（相當(dāng)于納米孔的孔徑），并通過(guò)這個(gè)孔來(lái)發(fā)射電流，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)貼近或穿過(guò)納米孔時(shí)，電流的強(qiáng)度就會(huì)發(fā)生改變，這種改變就能幫助確定每一種蛋白質(zhì)的特性及其最終的身份。

這一概念早在20世紀(jì)80年代都有了，但直到最近科學(xué)家們才開(kāi)始大規(guī)模制造這類(lèi)納米生物傳感器，用以檢測(cè)DNA、糖類(lèi)、爆炸物、毒素及其它納米規(guī)格的材料。研究人員希望這種實(shí)時(shí)技術(shù)能幫助在癌癥擴(kuò)散前就實(shí)現(xiàn)對(duì)癌癥的早期診斷；讓研究人員非常感興趣的一種癌癥就是淋巴細(xì)胞白血病，這是一種非常常見(jiàn)的惡性疾病，其始于骨髓，而且癌細(xì)胞會(huì)擴(kuò)散到血液中，由于白血病細(xì)胞并不會(huì)成熟以及死亡，因此其會(huì)經(jīng)常處于失控狀態(tài)。

研究者M(jìn)ovileanu解釋道，白血病細(xì)胞會(huì)在骨髓中堆積，排擠正常健康的細(xì)胞，并不像其它癌癥，比如乳腺癌、結(jié)腸癌或肺癌，這些癌癥會(huì)擴(kuò)散到骨髓中，而淋巴細(xì)胞白血病則起源于淋巴結(jié)中（因此而得名）。研究者M(jìn)ovileanu的這項(xiàng)研究計(jì)劃是一項(xiàng)名為相互作用物組學(xué)（interactomics）的研究計(jì)劃的一部分，相互作用物組學(xué)利用實(shí)驗(yàn)和計(jì)算技術(shù)研究蛋白質(zhì)之間的相互作用以及相互作用所帶來(lái)的后果。

研究者表示，從單一蛋白質(zhì)樣本中收集的數(shù)據(jù)是非常巨大的，他們所開(kāi)發(fā)的納米結(jié)構(gòu)能幫助他們以一種敏感、特殊和定量的方式來(lái)觀察生化事件，隨后就能對(duì)單一蛋白質(zhì)樣本進(jìn)行可靠的評(píng)估；下一步研究人員想通過(guò)在更為復(fù)雜的生物樣本中對(duì)PPIs進(jìn)行研究，比如細(xì)胞裂解物和活組織樣本等。

最后研究者M(jìn)ovileanu說(shuō)道，如果我們能知道細(xì)胞功能的單一部分是如何發(fā)揮作用的，我們就能夠闡明為何細(xì)胞會(huì)從正常狀態(tài)向腫瘤樣狀態(tài)轉(zhuǎn)變；本文中研究者所開(kāi)發(fā)的微型傳感器或許就有很大的用途，包括生物標(biāo)志物篩查、蛋白質(zhì)分析以及蛋白質(zhì)互作的分析等。