辨色識癌！MIT這種新技術可有效預測化療藥效果

生物探索

編者按

如何確定癌細胞是否對化療藥物產生反應？相信不僅醫生想知道，患者更想知道。8月7日，麻省理工學院官網報道了一種可「辨色識癌」的神奇感測器——通過識別該感測器與體內過氧化氫反應時的顏色就能揭示這些化療藥物的預期效果！

同日，《Nature Communications》雜誌也以「Monitoring the action of redox-directed cancer therapeutics using a human peroxiredoxin-2-based probe」為題發表了這項新技術。

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追蹤過氧化氫

癌細胞會經常發生突變，導致新陳代謝失常，同時產生異常高的過氧化氫。一旦過氧化氫過量，就會損傷細胞，因此癌細胞變得高度依賴於清除細胞中過氧化氫的抗氧化系統。很多藥物研發者會基於抑制抗氧化系統或進一步提高過氧化氫的產量進行新葯開發。

但是據通訊作者、麻省理工學院化學工程副教授Hadley Sikes說：「臨床試驗發現這些藥物往往只對一些病人有效，而對其他病人無效。因此需要一種工具高效檢測哪些病人對藥物產生反應，哪些不會，這樣才能提高新葯研發速度。」

通訊作者Hadley Sikes教授（圖片來源：MIT官方網站）

為了實現這一目標，Sikes著手設計一種感測器，它能夠靈敏檢測人體細胞內的過氧化氫，使科學家能夠測量細胞對這些藥物的反應。

這一過氧化氫感測器基於一種提取自微生物的轉錄因子，當它們與過氧化氫反應時會發出熒光。Sikes及其同事試圖在人類細胞中使用這些物質，但很快發現它們對檢測的過氧化氫範圍不敏感，這導致他們開始尋找能夠完成這項任務的人類蛋白質。

通過對隨著過氧化氫的增加而被氧化的人類蛋白質網路的研究，科學家們發現了一種過氧化物酶，它控制著大多數人類細胞與該分子的反應。而這種酶的功能之一正是檢測過氧化氫水平的變化。

感測器設計（圖片來源： Nature Communications）

接下來，主要研究者Troy Langford在酶的兩端分別添加綠色和紅色兩種熒光蛋白分子，研究人員可通過向細胞發出的顏色來檢測這種轉變是否發生:如果未檢測到過氧化氫，則這種光只保持綠色；如果存在過氧化氫（即當抗癌藥物/療法生效），感測器結構會隨之改變，使細胞發出紅光。

過氧化氫作用下，感測器讓細胞發出紅光（圖片來源： Nature Communications）

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成功預測

隨後，研究人員在兩種類型的人類癌細胞中測試了新感測器：一種是他們知道對氧化還原藥物蓽茇醯胺敏感的，另一種對現有藥物耐受。感測器顯示，前者細胞中的過氧化氫水平上升（呈現紅色），後者依舊保持綠色。

Sikes指出，未來這種感測器有兩個主要用途：一是篩選現有藥物的文庫，或可能用作藥物的化合物，以確定它們是否具有增加癌細胞過氧化氫濃度的預期效果；二是在患者接受此類藥物之前對其進行篩選，看看這些藥物是否能成功治療每個患者的腫瘤。目前他們正在試驗這兩種方法。

責編：浮蘇

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參考資料：1）Sensor could help doctors select effective cancer therapy

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