医生用来诊断癌症的大多数测试 - 例如乳房X线摄影，，，，结肠镜检查， 和CT扫描- 基于成像。最近，研究人员还开发了分子诊断可以检测到在血液或尿液等体液中循环的特定癌症相关分子。
麻省理工学院工程师现在创建了一种新的诊断纳米颗粒，结合了这两种特征：它可以通过尿液测试揭示癌蛋白的存在，并且它是成像剂的作用，可以确定肿瘤位置。原则上，这种诊断可用于检测体内任何地方的癌症，包括从原始位置转移的肿瘤。
“这是一个非常广泛的传感器，旨在响应原发性肿瘤及其转移。It can trigger a urinary signal and also allow us to visualize where the tumors are,” says Sangeeta Bhatia, the John and Dorothy Wilson Professor of Health Sciences and Technology and Electrical Engineering and Computer Science at MIT and a member of MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research and Institute for Medical Engineering and Science.
在一项新研究中，巴蒂亚和她的同事表明，诊断可用于监测结肠癌的进展，包括转移性肿瘤传播到肺和肝脏。最终，他们希望可以将其发展为常规癌症测试，每年可以进行。
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定位肿瘤
在过去的几年中，Bhatia一直在开发通过产生合成的癌症诊断方法生物标志物可以在尿液中很容易检测到。大多数癌细胞表达称为蛋白酶的酶，这可以通过切割细胞外基质的蛋白质来帮助它们逃脱原始位置。巴蒂亚的癌症检测纳米颗粒涂有这些蛋白酶裂解的肽。当这些颗粒遇到肿瘤时，肽会在尿液中切割和排泄，很容易检测到它们。在肺癌的动物模型中，这些生物标志物可以早期检测到肿瘤的存在。但是，它们并未揭示肿瘤的确切位置，或者肿瘤是否已超出其原籍器官。
在他们以前的努力的基础上，麻省理工学院的研究人员希望开发他们所谓的“多模式”诊断，该诊断既可以执行分子筛选（检测尿信号）和成像，以确切地告诉他们原始肿瘤和任何转移酶的位置。
为了修改颗粒，以便它们也可以用于宠物成像，研究人员添加了一个放射性示踪剂，称为Copper-64。他们还将它们覆盖在酸性环境中，例如肿瘤中的微环境，以诱导颗粒在肿瘤部位积聚。一旦到达肿瘤，这些肽就会将自己插入细胞膜中，从而在背景噪声上产生强大的成像信号。
研究人员在两个转移性小鼠模型中测试了诊断颗粒结肠癌，其中肿瘤细胞在肝脏或肺部传播并生长。在用用于治疗结肠癌的化学疗法药物治疗后，研究人员能够同时使用尿液信号和成像剂来跟踪肿瘤对治疗的反应。
研究人员还发现，用纳米颗粒传递铜-64比通常用于宠物成像的策略具有优势。宠物示踪剂被称为FDG，是一种放射性的葡萄糖形式，由包括癌细胞在内的代谢活性细胞所吸收。但是，当暴露于FDG时，心脏会产生明亮的宠物信号，该信号会掩盖附近肺部肿瘤的较弱信号。研究人员发现，在肿瘤环境中使用酸敏感的纳米颗粒积累铜-64可提供更清晰的肺肿瘤图像。
进行癌症筛查
如果批准用于人类患者，Bhatia设想这种诊断可能对评估患者对治疗的反应效果以及对肿瘤复发或转移的长期监测，尤其是对结肠癌的长期监测。
“例如，每六个月可以通过测试的尿版本对这些患者进行监测。如果尿液测试呈阳性，则可以跟进同一试剂的放射性版本，以表明该疾病在哪里传播。我们还认为，通过两种测试模式利用单一配方，可以加速调节路径。” Bhatia说。
从长远来看，她希望该技术可以用作诊断工作流程的一部分，可以定期给予检测任何类型的癌症。
她说：“愿景是，您可以在筛选范式中使用它 - 单独或与其他测试结合使用 - 我们可以集体接触到今天无法获得昂贵的筛查基础设施的患者。”“每年您都可以作为一般检查的一部分进行尿液检查。只有在尿液测试呈阳性的情况下，您才能进行成像研究，然后找出信号的来源。我们在科学方面还有很多工作要做，但从长远来看，这就是我们想要去的地方。”
该论文发表在自然材料。
资源：麻省理工学院
