癌症治疗的实时数据

在对抗癌症,每年全世界近800万人死亡,医生在阿森纳很多强大的武器,包括各种形式的化疗和放疗。然而,他们缺乏的是好的侦察——一个可靠的方法来获取实时数据如何一个特定疗法对于任何给定的病人。

磁共振成像和其他扫描技术可以显示肿瘤的大小,而最详细信息如何治疗工作来自病理学家的考试组织活检。然而这些方法只提供快照的肿瘤反应,和活检的入侵特性使得它们成为临床医生尽量减少风险的过程。

现在,麻省理工学院的研究人员科赫研究所综合癌症研究缩小信息差距的发展中一个很小的生化传感器,可以植入在癌组织最初的活检。然后传感器无线发送数据的生物标记外部“读者”设备,允许医生更好地监测病人的进步和相应地调整剂量或开关疗法。使癌症治疗更有针对性和精确的将提振其功效,同时减少患者暴露于严重的副作用。

“我们想做一个设备,给我们一个关于肿瘤发生的化学信号,”Michael Cima说,戴维·h·科赫教授(1962)在工程材料科学与工程系和科赫研究所研究员,负责传感器的发展。”,而不是等待几个月,看看肿瘤萎缩,你可以提前阅读,看看你朝着正确的方向前进。”

两个麻省理工学院博士生Cima的实验室工作和他在传感器项目:文森特·刘,现在在麻省理工学院博士后,Christophoros Vassiliou,现在在加州大学伯克利分校的博士后。

Cima的团队开发的传感器提供实时的、随需应变的数据关于两个生物标记物与肿瘤对治疗的反应:pH值和溶解氧。

Cima解释说,当癌组织在化疗药物的攻击下,它变得酸性更强。“很多时候,你可以看到反应化学之前看到肿瘤缩小,“Cima说。事实上,一些疗法将触发免疫系统反应,炎症会使肿瘤似乎越来越多,即使治疗是有效的。

氧含量,与此同时,可以帮助医生判断适当的剂量的治疗,如辐射,因为肿瘤在低氧(缺氧)的条件下存活。“事实证明,肿瘤缺氧,你需要的更多的辐射,“Cima说。”所以,这些传感器,随着时间的推移,让你能看到肿瘤缺氧是如何变化的,所以你可以相应地调整辐射。”

传感器住房,在生物相容的塑料制成的,足够小,适合活检针的尖端。它包含10毫升水中化学造影剂通常用于磁共振成像(MRI)和车载设备电路与外部通信的读者。

这些传感器电源的设计是关键,Cima解释道。四年前,他的团队建立了一个类似的植入式传感器,可以由核磁共振扫描仪读取。“核磁共振扫描很贵而且不容易使日常保健的一部分,”他说。“我们想迈出下一步,把一些电子设备上的我们可以把这些没有核磁共振测量。”

对权力,这些新的传感器依靠读者。具体来说,有一个金属线圈在读者和一个小得多的传感器的线圈本身。电流磁化线圈内的读者,而磁场产生一个电压传感器的线圈时,两个线圈靠的很近,这一过程被称为互感。读者发出一系列脉冲,传感器“戒指回来,”正如Cima所说。这个返回信号随时间的变化被读者连接电脑,揭示目标生物标志物的变化。

“用这些设备,就像血压。这是一个简单的测量。说:“你会读出并继续Ralph Weissleder,微型核磁共振机放射科医生和中心主任在马萨诸塞州综合医院系统生物学实验室熟悉这项研究。“不管你能做对的,没有任何复杂的测试,就越好。

Cima的团队成功测试了传感器在实验室实验中,包括植入在啮齿动物。而植入传感器只有几个星期,Cima认为他们可以用来监视多年来一个人的健康。

“今天有成千上万的人活着,因为他们有植入式电子,如心脏起搏器和除颤器,”他说。“我们让这些传感器在这些长期植入材料,考虑到他们是如此之小,我不认为会有一个问题。”

这些初步实验表明,该传感器可以快速,准确可靠,检测组织中的pH和氧浓度。研究人员下一步想看看传感器测量pH值的变化在一段时间。

“我想把这些调查我们可以使用它们来监测肿瘤反应,“Cima说。“我们做了一些,在这些实验中,但我们需要真正健壮。”

虽然这些传感器的主要应用程序将癌症治疗,Cima也渴望与其他领域的研究者合作,如环境科学。“例如,您可以使用这些测量溶解氧从很多不同的网站或pH值在一个池塘或湖泊,“Cima说。“我兴奋使用这些传感器将大数据环境监测”。