がんは、診断が手遅れになることが多いため、依然として現代の最大の医学的課題の 1 つです。しかし、分子シグナルは腫瘍が出現するかなり前に血液中を循環します。フォトニクスによるがんの早期検出により、病気が蔓延する前にがんを阻止するための新たな道が開かれます。
目に見えないシグナルは診断の何年も前からガンを裏付ける
細胞が突然変異を始めてから医師が診断を下すまでには、5 ～ 8 年かかることがあります。しかし、このサイレント期間中に、身体は手がかりを発します。マイクロRNAと呼ばれる小さな分子は、循環腫瘍DNAおよびエキソソーム（細胞から放出される小胞）とともに血流を通って移動します。
ただし、従来のツールは、このような初期段階でこれらのマーカーを捕捉できるほど感度が高くありません。定期的な血液検査や医療画像検査は、通常、病気がすでにはっきりと確立されている場合にのみ病気を検出します。したがって、膨大な診断の可能性が何年も未開発のままです。
これはまさに、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のシーメッシュ・バスカー氏とブライアン・カニンガム氏のチームが解決しようとしている問題だ。雑誌に掲載された彼らの作品 化学物質のレビュー、2 年以上の研究を総合したものです。研究チームは特に、最初の突然変異と正式な診断の間のこのギャップがなぜ埋まらなかったかを理解するために、1900年から1980年の間になされた基本的な発見を徹底的に掘り下げた。
バスカー氏によれば、その答えの一部は歴史的な盲点にあるという。何十年もの間、科学界は電磁放射の電気の流れに焦点を当て、その磁束を完全に無視してきました。それにアクセスするツールが存在しなかったため、この方向への進歩が妨げられていました。
光とナノマテリアルが目に見えないものを検出可能にするとき
開発された技術は、光を非常に正確に操作できるナノメートル構造であるフォトニック結晶に基づいています。これらの結晶をナノマテリアルと組み合わせることで、研究者は蛍光シグナルを増幅し、微量に存在するバイオマーカーを検出できるようになります。言い換えれば、光はナノマテリアルと相互作用し、ナノマテリアル自体が生体系と相互作用します。
報告どおり Phys.org、フォトニクスには、分子に間接的に話しかけるという驚くべき能力があります。具体的には、ナノテクノロジーはマイクロRNAと相互作用できるほど小さいものです。これらの分子の挙動を調べることで、症状が現れるかなり前に病気がどのように進行するかを判断することが可能になります。
このアプローチは、感度が非常に高いという点で、マンモグラフィーや従来の血液分析などの従来のスクリーニング方法とは異なります。実際、画像化ではまだ何も示されていない段階で、分子異常の存在を検出できる可能性があります。さらに、その非侵襲性は、日常の医療行為での使用にとって大きな利点となります。
フォトニクスによるがんの早期検出は、科学界によって長い間無視されてきた光の磁束の利用にも依存しています。新しいナノメートルツールを使用してそれにアクセスすることで、研究者は光と生物の間の相互作用を分析するための追加のチャネルを手に入れることができます。
病気を未然に防ぐ定期検診へ
イリノイ州チームの仕事は孤立したものではありません。同時に、他のグループも収束する道を模索しています。 MIT とマイクロソフトの研究者は、在宅がん検査用に人工知能によって設計された分子センサーを開発しました。同様に、スコットランドのヘリオットワット大学は、人間の髪の毛の幅の数千分の1のスケールで分子の変化を測定できる量子センサーの開発に取り組んでいます。
しかし、研究室から診療所への移行は依然として大きな課題です。デバイスの小型化、そのコスト、および標準的な治療経路への統合には、依然として時間と投資が必要です。したがって、この問題はもはや科学的な問題だけでなく、産業的、経済的な問題にも及んでいます。
特に、早期診断の必要性が最も緊急である低・中所得国では、コストの問題により、これらの技術の導入が遅れる可能性があるためです。実際、医療インフラは多くの場合、がんを適時に検出するには不十分です。
が指摘したように、 カール R. ウーズ ゲノム生物学研究所、フォトニクスの過去を理解することは、診断の未来を形作るために不可欠です。これらのテクノロジーがその期待どおりに機能すれば、将来、簡単な日常的な血液検査で、脅威となる何年も前に初期がんを特定できるようになるかもしれません。これからは、問題はもはやそれが可能かどうかではなく、できるだけ多くの人がいつアクセスできるようになるかということです。
#血液がん最初の症状を検出するためのフォトニック結晶の有望な手段