新的可穿戴設備可以更精確地檢測癌症

密歇根大學的研究人員已經開發並正在測試一種他們稱之為「精確醫學的縮影」的設備，可以檢測循環血液中的癌症。

最近開發可以檢測血液中癌症的可穿戴設備的努力顯示出前景

「沒有人想進行活組織檢查，」安娜堡密歇根大學羅傑爾癌症中心乳腺癌研究教授Stuart B. Padnos博士Daniel Hayes博士說。活組織檢查是侵入性的並且可能不舒服，但它們是目前確定患者是否患有癌症的最準確方法。但是，Hayes博士建議，「如果我們能夠從血液中獲得足夠的癌細胞，我們就可以用它們來了解腫瘤生物學並直接護理患者。」Hayes博士和他的團隊最近開發了一種可穿戴設備，可以「過濾」癌細胞的循環血液 - 如果它通過所有測試 - 可以取代液體活檢，醫療專業人員從個人那裡採集血液或尿樣來尋找標記物癌症。癌症腫瘤將細胞釋放到血液中，這意味著，至少在理論上，通過採集血液樣本並對其進行分析，專家應該能夠檢測到癌症的存在。然而，這說起來容易做起來難，因為即使在患有惡性腫瘤的人中，血液樣本也可能不會顯示很多，或者任何東西，因為它們的腫瘤釋放到血液中的癌細胞很快就會流出，並且可能不會出現在血液中。單一血液樣本。在這種併發症的刺激下，Hayes博士和他的密歇根大學同事提出了一種裝置，可以完成液體活檢測試的所有工作，但實際上是「掃描」血液中的癌細胞。目前，該團隊已經在狗身上測試了這種裝置，並在Nature Communications雜誌上報告了這一發現。

達到有效設計的挑戰

可穿戴設備約為2乘2.75乘1英寸。圖片來源：Tae Hyun Kim，博士

研究人員解釋說，雖然大多數最終進入血液的癌細胞不能存活很長時間，但那些存活下來的癌細胞可能最終存在於身體的不同部位並形成新的轉移性腫瘤。因此，儘快檢測癌症的存在並對其進行適當的治療，防止其擴散並進一步損害是非常重要的。當他們決定嘗試開發可穿戴設備來篩查血液中的癌細胞時，Hayes博士及其同事面臨著一系列他們不得不規避的障礙。首先，該裝置的尺寸大約為2乘2.75乘1英寸，但它必須適合所有血液篩查和分析技術，這些技術通常相當於像桌子一樣高的機器。然後，他們必須找到使這種可穿戴設備有效和安全的方法。「最具挑戰性的部分是將所有組件整合到一個設備中，然後確保血液不會凝結，細胞不會堵塞晶元，並且整個設備完全無菌，」該研究的第一作者解釋說。 ，Tae Hyun Kim，博士。該團隊確實為所有這些問題提出了一些創造性的解決方案。首先，他們找到了一種方法，將穿過裝置的血液與抗凝血劑（抗凝血劑） - 肝素混合。然後，他們想出了一種方法，確保設備保持無菌狀態，而不會影響晶元上有助於識別癌細胞的抗體。對於位於該設備核心的晶元，研究人員解釋說，它使用氧化石墨烯來創建一種「過濾」機制，這種機制可以捕獲能夠捕獲血液中80％以上癌細胞的抗體。

"精準醫學的縮影"

為了測試這種裝置，研究人員與健康的狗一起工作，他們注射了人類癌細胞。研究小組保證，這種治療方法對免疫系統在注射後幾小時內清除外來細胞的動物沒有長期影響。在他們的實驗中，研究人員在癌細胞注射後的最初幾個小時內給狗提供了溫和的鎮靜劑，然後他們安裝了篩選裝置。此外，研究小組每20分鐘從每隻動物採集血液樣本，並使用與插入實驗裝置的晶元設計相同的晶元分別篩選癌細胞。研究人員發現，可穿戴設備每毫升血液中識別和收集的癌細胞數量是同一晶元在體外「掃描」血液樣本時的3.5倍。研究報告的共同作者Sunitha Nagrath博士說：「安全攝像頭每五分鐘拍攝一張快照，或拍攝一段視頻，區別在於。如果入侵者在快照之間進入，你就不會知道它。」 .D。在未來的研究中，研究人員旨在通過提高其血液處理率來完善可穿戴設備。為了進一步測試，在更現實的背景下，研究人員計劃將其用於已經患有癌症的狗。雖然新設備迄今已顯示出許多希望，但海耶斯博士認為，在人類可以使用它之前還有一段時間。他估計該團隊可能能夠在3至5年內對人類參與者進行臨床試驗。

「這是精準醫學的縮影，現在在腫瘤學領域非常令人興奮。」

----Daniel Hayes博士

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