新成果!Nature子刊:“发光”的纳米颗粒“追踪”癌转移
2017/12/14
现有的影像学技术难以检测到微小的癌病变,也无法察觉到早期的癌转移。为了突破难关,来自于罗格斯大学的科学家们研发出一种新型纳米颗粒,可以实时追踪肿瘤发生和转移。


“借助发光的纳米颗粒,检测微小的肿瘤并追踪它们的扩散情况。”——12月12日,《Nature Biomedical Engineering》期刊于在线发表一篇文章揭示了这一最新研究成果,有望助力早期癌症检测和更精准的抗癌治疗,从而改善患者的生存时间和质量。

“我们一直希望,可以实时追踪癌症的发展。”文章作者、罗格斯大学生物医学工程教授Prabhas V. Moghe表示,“现在,我们有机会实现疾病的早期诊断。”

“追踪”癌症微转移

癌症手术治疗的致命弱点是微转移(micro metastases),即常规病理学方法不能检测到的癌症转移,通常指单个或者微小的肿瘤细胞团,多隐匿在原发灶以外的位置。而且,大多数影像学方法无法检测到微小的病变。

Prabhas V. Moghe团队希望改变现状,他们开发出能够发出短波红外线的纳米探针,通过静脉注射进入体内,用于检测小鼠体内残留的微小肿瘤。这些微型探针可以伴随血液在体内循环,因而可以在多个器官中追踪肿瘤转移。


“发光”的纳米探针能够实时“追踪”人类乳腺癌细胞在小鼠中转移的细节。图中,探针检测到癌细胞已经扩散至肾上腺和大腿骨部位。(图片来源:Moghe/Rutgers University New Brunswick)

比MRI更快更好

纳米探针检测小鼠肾上腺和骨骼中肿瘤微转移的速度明显快于传统的核磁共振成像(MRI)以及其他的癌症监测技术。

文章作者、生物医学工程系的助理教授Vidya Ganapathy认为,这一新技术可以提前数月检测到癌症的存在和转移。“癌细胞能够在身体内不同的缝隙中生长,而探针会‘追踪’这些细胞,无论它们转移到何处。”她强调道。

检测超100种癌症

据悉,新型的纳米探针技术可以检测100多种癌症,包括对多个器官的病灶进行实时检测,能够更精准的实现预防和预后,例如明确癌症的发展阶段。

研究团队预估它有望在5年内应用于临床。未来,纳米探针可以广泛应用于所有外科手术中,负责标记手术计划摘除的组织。此外,还可以追踪免疫疗法的有效性,包括刺激免疫细胞对抗癌细胞。

参考资料:

Faster, more accurate cancer detection using nanoparticles

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  • Surveillance nanotechnology for multi-organ cancer metastases

    The identification and molecular profiling of early metastases remains a major challenge in cancer diagnostics and therapy. Most in vivo imaging methods fail to detect small cancerous lesions, a problem that is compounded by the distinct physical and biological barriers associated with different metastatic niches. Here, we show that intravenously injected rare-earth-doped albumin-encapsulated nanoparticles emitting short-wave infrared light (SWIR) can detect targeted metastatic lesions in vivo, allowing for the longitudinal tracking of multi-organ metastases. In a murine model of human breast cancer, the nanoprobes enabled whole-body SWIR detection of adrenal-gland microlesions and bone lesions that were undetectable via contrast-enhanced magnetic resonance imaging as early as three and five weeks post-inoculation, respectively. Whole-body SWIR imaging of nanoprobes functionalized to differentially target distinct metastatic sites and administered to a biomimetic murine model of human breast cancer resolved multi-organ metastases that showed varied molecular profiles in the lungs, adrenal glands and bones. Real-time surveillance of lesions in multiple organs should facilitate pre- and post-therapy monitoring in preclinical settings.

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