癌症，特别是由污染和吸烟引起的癌症，预计将越来越多地影响中低收入国家的人口。为了在癌症最早和最可治疗的阶段发现肺癌，建议50岁以上的重度吸烟者每年进行CT扫描。然而，这一人群中的许多人没有接受这些扫描，扫描的高假阳性率可能导致不必要的侵入性后续检测。现在，一种突破性的诊断方法将吸入纳米颗粒传感器与简单的尿液测试相结合，可以检测肿瘤的存在。这种创新的方法有可能取代或补充低剂量计算机断层扫描，对于CT技术有限的地区尤其有希望。
这项新技术由麻省理工学院（麻省理工，剑桥，马萨诸塞州，美国）开发，是十年来针对癌症和其他疾病诊断的纳米传感器工作的成果。这些纳米传感器是涂有报告基因的聚合物纳米颗粒，如DNA条形码，当颗粒遇到蛋白酶时，它会从颗粒上切割下来，蛋白酶通常在肿瘤中含量较高。由此产生的记者聚集在尿液中，用试纸条轻松检测。与以前设计用于静脉给药的版本不同，这些用于癌症诊断的传感器可以吸入，使其在低资源环境中更容易访问和部署。研究人员开发了两种颗粒配方：一种作为喷雾器输送的溶液，另一种作为吸入器使用的干粉。一旦被吸入并吸收到肺组织中，颗粒就会与任何存在的蛋白酶相互作用。这些蛋白酶在肿瘤中过度活跃，会从传感器上切割DNA条形码，然后在血液中循环，直到排出尿液。
为了避免在低资源地区可能无法获得的质谱分析的需要，研究人员开发了一种条形码的侧流分析方法，可以使用纸质试纸条进行检测，而无需对尿样进行预处理或处理。该诊断系统在小鼠模型中进行了测试，这些模型经过基因工程改造，可以发展出与人类相似的肺部肿瘤。研究人员使用机器学习算法分析了20种针对不同蛋白酶的不同传感器。他们确定了一组四个传感器，可以准确诊断早期肺部肿瘤。虽然人类诊断可能需要更多的传感器，但这可以使用多个纸条来实现，每个纸条检测不同的DNA条形码。展望未来，研究人员的目标是对照人类活检样本测试他们的传感器，以确认它们在检测人类癌症方面的功效。他们还计划对人类患者进行临床试验。这项新技术可以显著加强全球癌症筛查，特别是在先进成像技术有限的地区，一次就诊即可获得结果。
麻省理工学院健康科学与技术以及电气工程与计算机科学的John and Dorothy Wilson教授Sangeeta Bhatia表示：“我们真的在推动这种检测成为低资源环境中可用的护理点，所以我们的想法是不进行任何样本处理，不进行任何扩增，只是为了能够将样本放在纸上，并在20分钟内读出。我们的想法是，你进来，然后得到是否需要后续检测的答案，我们可以让早期病变的患者进入系统，这样他们就可以获得治疗性手术或救命药物。”

来源：
https://www.labmedica.com/molecular-diagnostics/articles/294799837/novel-diagnostic-combines-inhalable-sensors-with-urine-test-for-early-lung-cancer-detection.html

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