物理学家创造微型传感器以协助癌症检测

锡拉丘兹大学艺术与科学学院的物理学家希望通过一种新型的纳米材料来改善癌症检测。Liviu Movileanu，物理学教授，创造了微小的传感器，可以检测，表征和分析血清中的蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPI)。来自PPI的信息可能是生物医学行业的福音，因为研究人员试图消除允许癌细胞生长和扩散的蛋白质。

Movileanu的研究结果是自然生物技术论文的主题，由博士共同撰写。学生Avinash Kumar Thakur。“对人类基因组的详细了解为识别与其他蛋白质短暂物理结合的许多功能蛋白开辟了新的前沿，”Movileanu说。“这些PPI强度的主要扰动导致疾病状况。由于这些相互作用的短暂性，需要新的方法来评估它们。”

进入Movileanu的实验室，该实验室设计，创建和优化一种称为纳米生物传感器的独特生物物理工具。这些高灵敏度，基于孔隙的工具可在单分子水平上检测机械过程，如PPI。尽管PPI在人体中无处不在，但现有方法很难检测到它们，因为它们(即影响细胞信号传导和癌症发展的PPI)持续约一毫秒。

Movileanu的反应是在细胞膜上形成一个洞- 一个称为纳米孔的孔 - 通过它射出电流。当蛋白质靠近或穿过纳米孔时，电流的强度会发生变化。这些变化使他能够确定每种蛋白质的特性并最终确定其特性。这个概念并不是新的 - 它在20世纪80年代首次被阐述 - 但直到最近才有科学家开始大规模制造和表征纳米生物传感器以检测DNA，糖，爆炸物，毒素和其他纳米级材料。

Movileanu希望他的实时技术能够在癌症传播之前检测出来。

他特别感兴趣的一种癌症是淋巴细胞白血病，一种从骨髓开始并溢入血液的常见和侵袭性疾病。由于白血病细胞不成熟并且死亡不当，它们通常会失控。“白血病细胞在骨髓中积聚，挤出正常，健康的细胞，”Movileanu解释说。“与通常从乳房，结肠或肺部[并扩散到骨髓 ]的其他癌症不同，淋巴细胞白血病起源于淋巴结，因此得名。”

今年夏天，他获得了美国国立卫生研究院(NIH)提供的另一项为期四年的补助金 - 他迄今为止的第三笔百万美元 - 用于建立纳米生物传感器。该项目涉及纽约州立大学上州医科大学的同事，由Michael Cosgrove G'93领导，G'98，生物化学和分子生物学副教授。

Movileanu的项目是一个名为interactomics的新兴领域的一部分，该领域使用实验和计算技术来研究蛋白质之间的相互作用和相互作用的后果。

“从单一蛋白质样本中收集的数据是巨大的，”Movileanu说，他是物理系生物物理和生物材料研究小组的成员。“我们的纳米结构使我们能够以敏感，特异和定量的方式观察生物化学事件。之后，我们可以对单个蛋白质样本进行可靠的评估。”

至于未来，Movileanu希望在更复杂的生物样本中研究PPI，例如细胞裂解物(含有“粉碎”细胞的液体)和组织活检。

“如果我们知道细胞的各个部分是如何起作用的，我们就可以弄清楚为什么细胞会从正常功能转向肿瘤状态，”Movileanu说，他获得了博士学位。在罗马尼亚布加勒斯特大学的实验物理学。“我们的小传感器可能为生物标记物筛选，蛋白质分析和蛋白质的大规模研究(称为蛋白质组学)做大事。”