癌癥的變色尿檢顯示小鼠研究的潛力

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

在早期階段檢測(cè)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(shí)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(cè)試。

一對(duì)國(guó)際工程實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)已開發(fā)出一種工具，可在結(jié)腸癌存在時(shí)改變小鼠尿液的顏色。測(cè)試快速，非侵入性癌癥測(cè)試的結(jié)果今天發(fā)表在Nature Nanotechnology上。

由帝國(guó)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(tuán)隊(duì)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(shí)，它們會(huì)穿過(guò)腎臟，在尿液檢測(cè)后可以用肉眼看到，產(chǎn)生藍(lán)色變化。

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

帝國(guó)材料和生物工程部門的史蒂文斯教授說(shuō)：“通過(guò)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(shí)驗(yàn)室儀器的情況下進(jìn)行該測(cè)試。

“簡(jiǎn)單的讀數(shù)可能會(huì)被智能手機(jī)拍攝，并傳輸給遠(yuǎn)程護(hù)理人員，以便將患者與治療聯(lián)系起來(lái)。”

感應(yīng)信號(hào)

當(dāng)腫瘤生長(zhǎng)和擴(kuò)散時(shí)，它們通常會(huì)產(chǎn)生生物信號(hào)，稱為生物標(biāo)記物，臨床醫(yī)生用它來(lái)檢測(cè)和跟蹤疾病。然而，并非所有生物標(biāo)志物在腫瘤生長(zhǎng)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?yàn)檫@些酶通過(guò)咀嚼通常使細(xì)胞保持在適當(dāng)位置的組織支架來(lái)幫助促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和擴(kuò)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(xiàng)研究中，Imperial-MIT團(tuán)隊(duì)開發(fā)了納米傳感器，其中超小金納米團(tuán)簇(AuNCs)通過(guò)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(cè)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(guò)氧化氫處理時(shí)它們能夠引起藍(lán)色變化的能力。

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

在沒(méi)有高M(jìn)MP水平的健康小鼠中，復(fù)合物保持完整，并且太大而不能進(jìn)入尿液。如果AuNCs已經(jīng)濃縮在尿液中，化學(xué)測(cè)試將產(chǎn)生肉眼可見(jiàn)的藍(lán)色變化。