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“癌细胞照妖镜”在这里实现 (2019-02)

据世界卫生组织报道,癌症已成为全球人类第二大死因。目前,现有的医疗手段仅能对已经确认的癌症进行有限的治疗。而近几年来随着医疗科技的迅速发展,研究人员已经能够利用癌症早期诊断技术,开启初期预警治疗。

Lu-Yiqing

(左图:人体检测癌症纳米粒子的程式化图像;右图:Dr Yiqing Lu在实验室中)

低侵入性疾病诊断方法

在2018年8月7月的科学期刊《自然-纳米技术》中,麦考瑞大学纳米级生物光子学权威研究中心(CNBP)和复旦大学的研究小组共同开发出一种利用新型荧光纳米标记与编码技术检测并帮助诊断疾病的纳米颗粒。这种纳米颗粒以及相关的成像技术,可用来检测多种疾病的生物标志物,例如用来检测隐藏在身体深层组织内的乳腺癌生物标志物。

这项研究开创了一种新型低侵入性疾病诊断方法,不用再通过提取生物活组织样本完成检查,未来将可能会被广泛运用到生物医学研究和临床实践当中。

利用纳米粒子进行疾病检测

麦考瑞大学纳米级生物光子学权威研究中心(CNBP)参与此项目的研究作者Dr Yiqing Lu解释道,“特殊设计的纳米颗粒可以被加到生物样品当中或是注射到身体的特定部位,再引入激光或光纤的光源“激活”。被这些颗粒检测出的疾病生物标志物就会现身,放射出特殊波长的信号。这样我们就可以对这些标志物进行识别和成像。”

但这种方法虽然解决了疾病检测的基本问题,却是很难同时检测多种生物标志物或不同形式的疾病。因为生物体是非常复杂的组织,诸如血液,肌肉和软骨的光吸收和散射元件都会产生一定干扰,使得某些情况下,难以确定是否存在一系列疾病生物标记物。

实现同时检测多种疾病

为了解决这个问题,Dr Yiqing Lu和研究团队设计出创新的纳米粒子。这些粒子以相同频率(接近红外光)发光,又能被编码从而在某段时间内发光(在微妙到毫秒的时间段)。

Dr Yiqing Lu介绍:“正是生物标志物对在这段有限时间内发射的光(发光寿命)的反应,提供了一个可辨别的分子信号”。

利用此项技术,研究人员可以通过一次检测就得到高对比度光学生物医学成像,从而使同时检测多个疾病的生物标志物成为可能。

实验中,3种纳米颗粒分别与3种抗体:anti-ER、anti-PR和anti-HER2结合,通过尾部静脉注射到患有肿瘤的小鼠体内。然后运用光学影像测量仪(IVM)得到对肿瘤生物标志物的荧光寿命成像,从而辨别分子信号来检测疾病。

麦考瑞大学Dr Yiqing Lu的研究团队在研究中已经利用新型纳米颗粒成功检测出了小鼠体内多种形态的乳腺癌肿瘤信号。

未来可期

值得注意的是,这项研究是麦考瑞大学Dr Yiqing Lu对于纳米颗粒成像研究的延伸,之前的研究成果已在美国和中国申请专利,并已被批准商业化。

麦考瑞大学与中国复旦大学研究人员的下一步合作目标是进一步完善该纳米粒子,研究与临床推广相关的技术问题,并探索如何更好的将这一技术进一步应用到其他疾病研究领域。