科學家開發出新型微型傳感器 或有望加速癌癥的診斷

近日，一項刊登在國際雜志Nature Biotechnology上的研究報告中，來自美國雪城大學的科學家們通過研究開發了一種新型的納米材料來改善癌癥的檢測。文章中，研究人員通過研究開發了一種微型傳感器，其能夠特異性地分析血清中蛋白質-蛋白質之間的相互作用（PPIs），而PPIs所提供的信息或許對于生物醫學研究而言是一大福音，因為目前很多研究人員正在試圖使促進癌細胞生長和擴散的蛋白質失去功能。

研究者Liviu Movileanu教授表示，詳細解讀人類基因組的相關信息或能為研究人員提供新的思路來鑒別更多功能性的蛋白質，而PPIs強度的主要干擾就會導致機體疾病的發生，由于這些相互作用具有暫時性，因此研究人員就需要新方法來對其進行評估。這項研究中，研究人員通過研究設計、開發并且優化了一類特殊的生物物理學工具，即納米傳感器，其是一種高度敏感性、基于孔隙的工具，能夠在單分子水平下對機體中的機械過程進行檢測，比如PPIs。

盡管PPIs在人類機體中隨處都會發生，但利用當前的工具仍然很難對其進行檢測，因為該過程僅會持續大約1毫秒，而PPIs會影響細胞的信號和癌癥的發生。為此，研究人員在細胞膜上開了一個孔（相當于納米孔的孔徑），并通過這個孔來發射電流，當蛋白質貼近或穿過納米孔時，電流的強度就會發生改變，這種改變就能幫助確定每一種蛋白質的特性及其最終的身份。

這一概念早在20世紀80年代都有了，但直到最近科學家們才開始大規模制造這類納米生物傳感器，用以檢測DNA、糖類、爆炸物、毒素及其它納米規格的材料。研究人員希望這種實時技術能幫助在癌癥擴散前就實現對癌癥的早期診斷；讓研究人員非常感興趣的一種癌癥就是淋巴細胞白血病，這是一種非常常見的惡性疾病，其始于骨髓，而且癌細胞會擴散到血液中，由于白血病細胞并不會成熟以及死亡，因此其會經常處于失控狀態。

研究者Movileanu解釋道，白血病細胞會在骨髓中堆積，排擠正常健康的細胞，并不像其它癌癥，比如乳腺癌、結腸癌或肺癌，這些癌癥會擴散到骨髓中，而淋巴細胞白血病則起源于淋巴結中（因此而得名）。研究者Movileanu的這項研究計劃是一項名為相互作用物組學（interactomics）的研究計劃的一部分，相互作用物組學利用實驗和計算技術研究蛋白質之間的相互作用以及相互作用所帶來的后果。

研究者表示，從單一蛋白質樣本中收集的數據是非常巨大的，他們所開發的納米結構能幫助他們以一種敏感、特殊和定量的方式來觀察生化事件，隨后就能對單一蛋白質樣本進行可靠的評估；下一步研究人員想通過在更為復雜的生物樣本中對PPIs進行研究，比如細胞裂解物和活組織樣本等。

最后研究者Movileanu說道，如果我們能知道細胞功能的單一部分是如何發揮作用的，我們就能夠闡明為何細胞會從正常狀態向腫瘤樣狀態轉變；本文中研究者所開發的微型傳感器或許就有很大的用途，包括生物標志物篩查、蛋白質分析以及蛋白質互作的分析等。