新しいセンサーによりがん検出がさらに改善される可能性がある

研究者らは高度な調査スキルを備えたバイオセンサーを開発しており、この技術はがんの検出と監視に革命をもたらす可能性がある。

小さな探偵たちは、ログインするためにユーザー名とパスワードが必要な場合など、コンピューターの「AND」機能にヒントを得た論理的推論を使用して、重要な生物学的マーカーを特定できます。また、細胞や DNA の断片などの遺伝物質で構成される従来のバイオセンサーとは異なり、これらのセンサーは重要な生物学的マーカーを特定します。人工的に作られた分子でできています。

これらの新しい バイオセンサー より正確かつ簡単に製造できるため、偽陽性の数が減り、臨床使用がより実用的になります。また、センサーには細胞が含まれていないため、免疫原性副作用のリスクが軽減されます。

「当社のバイオセンサーの精度とシンプルさは、アクセスしやすく個別化された効果的な治療法につながり、最終的には命を救うことができると考えています」と、ジョージア工科大学ウォーレス・H・コールター生物医工学部准教授兼寄附講座教授のゲイブ・クォン氏は語る。に掲載されている研究 自然ナノテクノロジー。

電流センサーの問題の解決

研究者らは、CAR-T細胞が腫瘍細胞を認識できるように設計されたものなど、現在のがん用バイオセンサーの限界に対処することに着手した。これらの高度なバイオセンサーは遺伝物質で作られており、ブール型の「AND ゲート」コンピューター ロジックを使用してオフターゲット毒性の可能性を低減することに関心が高まっています。つまり、2 つの特定の条件が満たされた場合にのみ信号を放出するように設計されています。

「従来、これらのバイオセンサーには細胞ベースのシステムを使用した遺伝子工学が含まれており、これは複雑で時間と費用がかかるプロセスです」とクォン氏は言う。

そこで彼のチームは、酸化鉄のナノ粒子と環状ペプチドと呼ばれる特殊な分子で作られたバイオセンサーを開発した。クォン氏によれば、ナノマテリアルとペプチドの合成は、遺伝子工学よりも単純で低コストのプロセスであり、「つまり、高精度バイオセンサーの大規模かつ経済的な生産が達成できる可能性が高い」ということだ。

非常に具体的になる

バイオセンサーは、生物学的信号を医師が読み取り可能な出力に変換することで、がん信号を検出し、治療の進行状況を追跡します。 AND ゲート ロジックでは、出力に対して 2 つの異なる入力が必要です。

そこで研究者らは、グランザイムB（免疫系によって分泌される）と呼ばれるプロテアーゼと（がん細胞から分泌される）マトリックスメタロプロテイナーゼという2つの特定のタイプの酵素に遭遇した場合にのみ反応するように、環状ペプチド（小さなアミノ酸鎖）を設計した。両方のプロテアーゼが存在して活性化すると、ペプチドはシグナルを生成します。

開けるのに 2 つの固有の鍵が必要な、セキュリティの高いロックを考えてみましょう。このシナリオでは、ペプチドが鍵となり、がんが存在し、免疫系が直面している場合にのみセンサー信号を活性化します。

「当社のペプチドにより、より高い精度が可能になります。 検出する 」と筆頭著者で、クォン氏の合成免疫研究所の博士研究員であるアニルード・シヴァクマール氏は言う。 「それは非常に特異的であり、免疫細胞がいつ腫瘍細胞を標的にして殺すかを知るために重要です。」

動物実験では、バイオセンサーは、免疫チェックポイント阻害療法（免疫系を強化するICBT）と呼ばれる一般的ながん治療に反応した腫瘍と、治療に抵抗した腫瘍を区別することに成功した。

これらのテスト中、センサーは、腫瘍から離れた肺で免疫系がインフルエンザ感染に直面した場合など、他の無関係な健康上の問題からの誤った信号を回避する能力も実証しました。

「このレベルの特異性はゲームを変える可能性があります」とクォン氏は言います。 「治療の初期段階で、どの患者が治療に反応しているかを特定できることを想像してみてください。そうすれば時間を節約でき、患者の転帰も改善できるでしょう。」

カリフォルニア大学リバーサイド校とジョージア工科大学の追加の研究者がこの研究に貢献しました。

この研究への資金提供は、生物工学・生物科学プチ研究所、国立科学財団、および国立衛生研究所から提供されました。

ソース： ジョージア工科大学