物理學家製造出微型感測器來幫助癌症檢測！

雪城大學藝術與科學學院的一位物理學家希望通過一種新型納米材料來改進癌症檢測。物理學教授Liviu Movileanu發明了一種微型感測器，可以檢測、表徵和分析血清中的蛋白質相互作用(ppi)。PPIs提供的信息可能對生物醫學行業大有裨益，因為研究人員正試圖消除導致癌細胞生長和擴散的蛋白質。Movileanu的發現是《自然生物技術》(Nature Biotechnology)上一篇論文的主題，論文作者之一是博士生阿維納什庫馬爾塔庫爾(Avinash Kumar Thakur)。Movileanu說：對人類基因組的詳細了解為識別與其他蛋白質短暫物理關聯的許多功能性蛋白質開闢了一個新領域。這些質子泵抑製劑強度的主要擾動會導致疾病，由於這些相互作用的暫時性，需要新的方法來評估它們。

博科園-科學科普：進入Movileanu的實驗室，它設計、創建和優化了一種稱為納米生物感測器的獨特的生物物理工具。這些高度敏感的、基於孔的工具在單分子水平上檢測機械過程，如pi。儘管質子泵抑製劑在人體各處都有發生，但現有的檢測方法很難檢測到它們(即質子泵抑製劑)。在美國PPIs影響細胞信號和癌症的發展)持續約一毫秒。Movileanu的反應是在細胞膜上製造一個孔——一個被稱為納米孔的孔洞——通過這個孔洞他可以發射電流。當蛋白質靠近納米孔或通過納米孔時，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——它在20世紀80年代首次提出——但直到最近科學家才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、毒素和其他納米材料。

圖片：CC0 Public Domain

Movileanu希望他的實時技術能在癌症擴散之前檢測到它們，他特別感興趣的一種癌症是淋巴細胞白血病(lymphocytic leukemia)，這是一種常見的侵襲性疾病，開始於骨髓，然後擴散到血液中。因為白血病細胞不成熟，不能正常死亡，所以它們經常失去控制。Movileanu解釋說：白血病細胞在骨髓中堆積，排擠正常健康的細胞。其他癌症通常起源於乳房、結腸或肺部(然後擴散到骨髓)，而淋巴細胞白血病則起源於淋巴結，因此得名。今年夏天，他又從國家自然科學研究所獲得了一筆為期四年的撥款——這是他迄今為止第三筆100萬美元的撥款——用於製造納米生物感測器。這個項目涉及紐約州立大學北部醫科大學的同事，由Michael Cosgrove G"93, G"98領導，他是生物化學和分子生物學副教授。

Movileanu的項目是一個新興領域interactomics的一部分，該領域使用實驗和計算技術研究蛋白質之間的相互作用以及這些相互作用的後果。物理系生物物理學和生物材料研究組成員Movileanu說：從單個蛋白質樣本中收集到的數據是巨大的，納米結構使我們能夠以敏感、具體和定量的方式觀察生化事件，之後可以對單個蛋白質樣本做出可靠的評估。未來Movileanu希望在更複雜的生物樣本中研究前列腺素，比如細胞裂解液(含有「破碎」細胞的液體)和組織活檢。在羅馬尼亞布加勒斯特大學獲得實驗物理學博士學位的Movileanu說：如果我們知道細胞的各個部分是如何運作的，就能搞清楚為什麼細胞會從正常功能向腫瘤樣狀態轉變，微型感測器可能在生物標誌物篩選、蛋白質分析和蛋白質(被稱為蛋白質組學)的大規模研究方面做出重大貢獻。

博科園-科學科普｜研究/來自：錫拉丘茲大學

參考期刊文獻:《Nature Biotechnology》

DOI: 10.1038/nbt.4316

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