科學家開發(fā)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(fā)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(fā)了一種微型傳感器，其能夠特異性地分析血清中蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間的相互作用（PPIs），而PPIs所提供的信息或許對于生物醫(yī)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(zhì)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(guān)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(zhì)，而PPIs強度的主要干擾就會導致機體疾病的發(fā)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(shè)計、開發(fā)并且優(yōu)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(fā)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(xù)大約1毫秒，而PPIs會影響細胞的信號和癌癥的發(fā)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(fā)射電流，當?shù)鞍踪|(zhì)貼近或穿過納米孔時，電流的強度就會發(fā)生改變，這種改變就能幫助確定每一種蛋白質(zhì)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(guī)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(guī)格的材料。研究人員希望這種實時技術(shù)能幫助在癌癥擴散前就實現(xiàn)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(jīng)常處于失控狀態(tài)。

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(jié)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(jié)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(shù)研究蛋白質(zhì)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(zhì)樣本中收集的數(shù)據(jù)是非常巨大的，他們所開發(fā)的納米結(jié)構(gòu)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(zhì)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(fā)揮作用的，我們就能夠闡明為何細胞會從正常狀態(tài)向腫瘤樣狀態(tài)轉(zhuǎn)變；本文中研究者所開發(fā)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(zhì)分析以及蛋白質(zhì)互作的分析等。