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STM:新生物标志物有助于肺癌早期检测

来源:中检健康 编辑:中检健康 时间:2020-04-02
对于肺癌的高危人群而言,他们通常会接受 CT检查用于检测肺部肿瘤。然而,这种检查的假阳性率极高,因为它也能发现肺部的良性结节。

现在,麻省理工学院的研究人员开发出了一种新的早期诊断肺癌的方法:一种尿液测试,可以检测出与该病相关的蛋白质的存在。这种非侵入性的检测可以减少假阳性的数量,有助于在疾病的早期阶段发现更多的肿瘤。

早期检测对肺癌来说非常重要,因为在肿瘤扩散到身体的远处之前就被检测到的患者,其五年生存率至少要高出6倍。

John and Dorothy Wilson健康科学与技术和电子工程与计算机科学教授Sangeeta Bhatia和她的同事们发现,基于可以注射或吸入的纳米颗粒,可以检测到小鼠体内小到2.8立方毫米的肿瘤。

 

递送纳米颗粒(橙色)一小时后,小鼠肺(左上)和其他器官如脾和肝(li)的荧光图像。
图片来源:J.D. Kirkpatrick et al., Science Translational Medicine (2020)

Bhatia是这项研究的高级作者,该论文今天发表在《Science Translational Medicine》杂志上。

几年来,Bhatia的实验室一直在开发能够通过与称为蛋白酶的酶相互作用来检测癌症的纳米粒子。这些酶通过切割细胞外基质中的蛋白质,帮助肿瘤细胞逃离原来的位置。

为了找到这些蛋白质,Bhatia创造了涂有多肽(短蛋白片段)的纳米颗粒,这些多肽(短蛋白片段)被癌症相关的蛋白酶所靶向识别,因此这些颗粒会在肿瘤部位聚集,之后多肽分子会被切开,释放出生物标记物,然后可以在尿液样本中检测到。

她的实验室此前已经开发出了用于结肠癌和卵巢癌的传感器,而在他们的新研究中,研究人员希望将该技术应用于肺癌。

"CT扫描是一个很好的工具,可以看到很多东西,"她说。"它的问题是,它所发现的95%的东西不是癌症,而现在,你必须对太多检测呈阳性的患者进行活检。"

为了定制他们的肺癌传感器,研究人员分析了一个名为 "癌症基因组图谱 "的癌症相关基因数据库,并确定了在肺癌中富含的蛋白酶。他们创建了一个由14种多肽涂层的纳米粒子组成的面板,可以与这些酶相互作用。

然后,研究人员在两种不同的癌症小鼠模型中测试了这些传感器,这两种小鼠的基因突变会导致它们自然产生肺部肿瘤。为了帮助防止可能来自其他器官或血液中的背景噪音,研究人员将颗粒直接注入呼吸道。

利用这些传感器,研究人员在三个时间点进行了诊断测试。5周、7.5周和肿瘤开始生长后的10.5周。为了使诊断更加准确,他们使用机器学习训练一种算法来区分有肿瘤的小鼠和没有肿瘤的小鼠的数据。

通过这种方法,研究人员发现,他们可以准确地检测到其中一种小鼠模型中的肿瘤,早在7.5周时,肿瘤平均只有2.8立方毫米,就能准确地检测到。而在另一株小鼠模型中,5周时就能检测到肿瘤。传感器的成功率也与在相同时间点进行的CT扫描的成功率相当,甚至更好。

研究人员还发现,这些传感器还有一个重要的能力--它们可以区分早期癌症和非癌性肺部炎症。

Bhatia设想,纳米粒子传感器可以作为一种非侵入性诊断手段,用于进一步筛查测试结果为阳性的人,从而有可能消除活体检查的需要。为了在临床中使用,她的团队正在研究一种可以作为干粉或通过雾化器吸入的颗粒形式。另一个可能的应用是利用这些传感器来监测肺部肿瘤对治疗的反应,如药物或免疫治疗等。(生物谷 Bioon.com)

资讯出处:New sensors could offer early detection of lung tumors

原始出处:J.D. Kirkpatrick el al., "Urinary detection of lung cancer in mice via noninvasive pulmonary protease profiling," Science Translational Medicine (2020). stm.sciencemag.org/lookup/doi/ … scitranslmed.aaw0262
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