MIT開發出癌細胞專用「紅綠燈」，一眼看出抗癌療法是否奏效！

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麻省理工學院化學工程研究人員最近開發出一種新的感測器，它可以進入癌症細胞並探測是否細胞對某一種藥物作出反應。

感測器可以探測人類細胞中的過氧化氫，可以幫助研究者識別能提高過氧化氫水平的癌症藥物，這將導致細胞程序性死亡。感測器也可以適應篩查患者個人情況並預測是否藥物對該患者起效。

「一種療法不能對抗所有的腫瘤，」麻省理工學院化學工程副教授 Hadley Sikes 說，「目前，我們缺乏一種真正的定量化學方式來測量腫瘤細胞與普通細胞對藥物治療的反應。」

Sikes 是這項研究的資深作者，這項研究 8 月 7 日發表在《自然·通訊》（Nature Communications）雜誌上。

過氧化氫示蹤

癌細胞通常是突變引起的，突變導致了它們代謝方式的變化產生異常多的過氧化氫。太多過氧化氫出現將對細胞產生傷害，因此癌細胞非常依賴抗氧化系統來將這些過氧化氫從細胞中移除。

針對這一特點的藥物被稱為「氧化還原藥物」，可作用於抗氧化系統破壞或進一步促進過氧化氫形成。許多這樣的藥物已經進入臨床測試，並獲得一定結果。

「但這些藥物還存在一個問題，臨床試驗通常發現這些藥物只對一些患者有效，而對另一些患者並沒有效果，」Sikes 說，「我們需要一種工具來更好的測量哪些患者對藥物有反應，哪些沒有，一些藥物的反應是可以被證明的。」

為幫助達到這一目標，Sikes 設計了一種能夠檢測人類細胞內過氧化氫水平的感測器，讓科學家可以測量細胞對這些藥物的反應。

現有的過氧化氫感測器基於一種轉錄因子蛋白，從微生物中提取並通過工程改造後，當它們與過氧化氫反應時將產生熒光。Sikes 和她的同事嘗試將它們用在人細胞內，但是他們發現，這些蛋白在目標濃度範圍內還不夠敏感，因此他們必須在人類蛋白中尋找能夠勝任的蛋白。

通過研究人類蛋白網路中那些被過氧化氫氧化的蛋白，研究者發現了一種過氧化物還原酶，這種酶掌管大部分的人類細胞中過氧化氫相關的反應。該酶的一種功能是感受細胞中過氧化氫的水平。

文章的第一作者 Troy Langford 通過添加 2 個熒光分子修飾了這種蛋白——一端是綠色熒光蛋白另一端是紅色熒光蛋白。當感測器與過氧化氫反應時，酶的結構會改變，導致兩個熒光蛋白相互靠近。研究者可通過檢測綠光判斷是否這一轉換髮生：如果沒有過氧化氫，光將保持綠色；如果過氧化氫存在，感測器將變為紅色。

圖 | 感測器對過氧化氫的響應。（圖源：Nature Communications）

預測成功

研究者測試了這種新感測器在 2 種不同的人類癌細胞中：一組使用蓽茇醯胺氧化還原藥物，另一組使用已知不會對過氧化氫有影響的藥物。感測器顯示，過氧化氫在後者中水平不變而在前者中明顯提高，這符合研究者的預期。

Sikes 認為未來這種感測器可能有 2 個主要應用。一個是篩選目前已經有的藥物、或者潛在可以製成藥物的化合物，感測器可以決定是否他們能達到預期的效果在癌細胞中提高過氧化氫的水平。另一個應用是患者在接受治療前進行測試，以確定該患者使用這種藥物是否能夠起效。Sikes 現在在開發這兩類技術。

「你必須知道哪些癌症藥物是這樣起效的，以及哪些癌症細胞會對它作出反應，」她說，「這兩部分是分開的，但都與癌症治療相關，且都對臨床實踐有影響。」

參考?

news.mit.edu

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