癌癥的變色尿檢顯示小鼠研究的潛力

帝國和麻省理工學院的工程師開發的一種簡單而敏感的尿液測試產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量。然而，癌癥篩查方法通常需要昂貴的設備和去診所的旅行，這在醫療基礎設施很少的農村或發展中地區可能是不可行的。因此，新興的即時診斷領域正致力于開發更便宜，更快速，更易于使用的測試。

一對國際工程實驗室現已開發出一種工具，可在結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果今天發表在Nature Nanotechnology上。

由帝國教授Molly Stevens教授和麻省理工學院教授以及霍華德休斯醫學研究所研究員Sangeeta Bhatia領導的團隊開發的早期技術是將納米傳感器注入小鼠體內，這些小鼠被腫瘤釋放的酶(稱為蛋白酶)切斷。

當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，產生藍色變化。

研究人員將這項技術應用于患有結腸癌的小鼠，并發現相對于取自健康小鼠的測試樣本，來自荷瘤小鼠的尿液變為亮藍色。

帝國材料和生物工程部門的史蒂文斯教授說：“通過利用產生顏色變化的化學反應，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系起來。”

感應信號

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

被稱為基質金屬蛋白酶(MMPs)的一類腫瘤蛋白作為潛在的生物標志物已引起關注，因為這些酶通過咀嚼通常使細胞保持在適當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，包括結腸腫瘤，產生高水平的幾種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載體連接

為了開發變色尿液測試，研究人員使用了兩種AuNC特性 - 它們非常小(<2納米)的尺寸，以及當用化學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蛋白復合物設計成在腫瘤微環境或血液中被MMPs切割后進行分解。當分開時，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，復合物保持完整，并且太大而不能進入尿液。如果AuNCs已經濃縮在尿液中，化學測試將產生肉眼可見的藍色變化。