科學新聞來自研究機構 物理學家創造微型感測器以協助癌症檢測

錫拉丘茲大學藝術與科學學院的物理學家希望通過一種新的新型納米材料改善癌症檢測。

Liviu Movileanu，物理學教授，創造了微小的感測器，可以檢測，表徵和分析血清中的蛋白質 - 蛋白質相互作用（PPI）。來自PPI的信息可能是生物醫學行業的福音，因為研究人員試圖使蛋白質無效，從而使癌細胞生長和擴散。

Movileanu的研究結果是Nature Biotechnology（Springer Nature，2018）的一篇論文的主題，由博士共同撰寫。學生Avinash Kumar Thakur。美國國立衛生研究院（NIH）通過為期四年，117萬美元的撥款獎勵支持他們的工作。

「對人類基因組的詳細了解為識別與其他蛋白質短暫物理相關的許多功能蛋白開闢了新的前沿，」Movileanu說。「這些PPI強度的主要擾動導致疾病狀況。由於這些相互作用的短暫性，需要新的方法來評估它們。」

進入Movileanu的實驗室，該實驗室設計，創建和優化一種稱為納米生物感測器的獨特生物物理工具。這些高度敏感的基於孔隙的工具可在單分子水平上檢測機械過程，如PPI。

儘管PPI在人體中無處不在，但是現有方法很難檢測到它們，因為它們（即影響細胞信號傳導和癌症發展的PPI）持續約一毫秒。

Movileanu的反應是在細胞膜上形成一個洞 - 一個稱為納米孔的孔 - 通過它可以射出電流。當蛋白質靠近或穿過納米孔時，電流的強度會發生變化。這些變化使他能夠確定每種蛋白質的特性並最終確定其特性。

這個概念並不新鮮 - 它最早在20世紀80年代得到闡述 - 但直到最近才有科學家開始大規模製造和表徵納米生物感測器以檢測DNA，糖，爆炸物，毒素和其他納米級材料。

Movileanu希望他的實時技術能夠在癌症傳播之前檢測出來。

他特別感興趣的一種癌症是淋巴細胞白血病，一種從骨髓開始並溢入血液的常見和侵襲性疾病。由於白血病細胞不成熟並且死亡不當，它們通常會失控。

「白血病細胞在骨髓中積聚，擠出正常，健康的細胞，」Movileanu解釋說。「與通常從乳房，結腸或肺部[並擴散到骨髓]的其他癌症不同，淋巴細胞白血病起源於淋巴結，因此得名。」

今年夏天，他又獲得了美國國立衛生研究院（NIH）提供的另一項為期四年的補助金 - 他迄今為止的第三筆百萬美元 - 用於建立納米生物感測器。該項目涉及紐約州立大學上州醫科大學的同事，由Michael Cosgrove G"93領導，G"98，生物化學和分子生物學副教授。

Movileanu的項目是一個名為interactomics的新興領域的一部分，它使用實驗和計算技術來研究蛋白質之間的相互作用 - 以及這些相互作用的後果。

「從單一蛋白質樣本中收集的數據是巨大的，」Movileanu說，他是物理系生物物理和生物材料研究小組的成員。「我們的納米結構使我們能夠以敏感，特異和定量的方式觀察生物化學事件。之後，我們可以對單個蛋白質樣本進行可靠的評估。」

至於未來，Movileanu希望在更複雜的生物樣本中研究PPI，例如細胞裂解物（含有「粉碎」細胞的液體）和組織活檢。

「如果我們知道細胞的各個部分是如何起作用的，我們就可以弄清楚為什麼細胞會從正常的功能轉向腫瘤狀態，」Movileanu說，他獲得了博士學位。來自羅馬尼亞布加勒斯特大學的實驗物理學。「我們的小感測器可能為生物標記物篩選，蛋白質分析和蛋白質的大規模研究（稱為蛋白質組學）做大事。」

6月，Movileanu參加了在普萊西德湖舉行的美國化學學會（ACS）北紐約分會的第一次東北納米材料會議。此後，他在布朗和克拉克森大學以及日本仙台舉行的第15屆流動力學國際會議上重新講述了他的ACS講座。

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