När Jedi Knights behöver besegra en fiende, piska de ut sina pålitliga ljussvärd. I framtiden, tack vare Johns Hopkins forskare, kan läkare som försöker krossa cancer använda små molekylära nanoSABER som gör att de kan titta på tumörer på ett sätt som aldrig tidigare varit möjligt.
Inspirerat av den process som celler använder för att sätta ihop proteiner, ledde ett team av två forskare — Ishan Barman vid universitetets Whiting School of Engineering och Jeff W. Bulte, professor i radiologi och radiologisk vetenskap vid School of Medicine som också är knuten till JHU:s Institute for NanoBioTechnology – har skapat oändliga sonder som lyser upp när de möter vissa enzymer som finns i cancerceller. Möjligheten att visualisera tumörer i sin helhet – och tidigt – kan avsevärt förbättra canceravbildning, informera behandlingsalternativ och förbättra patienternas resultat.
"Detta kan vara en spelförändring för cancerbehandling", säger Barman, docent i maskinteknik vid Whiting School, om de självmonterande biortogonala enzymigenkänningssonderna (nanoSABER). Teamets resultat visas i Advanced Science .
För närvarande är vävnadsbiopsier guldstandarden för att upptäcka de flesta cancerformer, även om de kan vara inexakta och till och med missa delar av tumörer som lurar i marginalen. Johns Hopkins-teamets tillvägagångssätt skulle kunna lösa det problemet, vilket gör det möjligt för läkare att visualisera canceraktivitet över hela tumörer, vilket ger insikter om deras eventuella aggressivitet.
Enzymer, särskilt baljväxter, spelar en ledande roll i utvecklingen och progressionen av cancer.
Teamets nya verktyg monterar sig i närvaro av dessa cancerrelaterade enzymer och avger en signal som sedan kan tas upp av Raman-spektroskopi, en visualiseringsteknik som analyserar molekylära vibrationer för att identifiera och karakterisera ämnen. Detta gör att sonderna kan lokalisera cancerceller exakt.
Johns Hopkins-teamet säger att dess metod också kan göra det möjligt för läkare att mer exakt övervaka ansamlingen av cancerläkemedel i tumörer under behandling, vilket ger en indikation på hur väl dessa behandlingar fungerar.
"Sondernas förmåga att ge en tydlig titt på molekylära, cellulära och vävnadsnivåer ger ett heltäckande perspektiv", säger huvudförfattaren Swati Tanwar, en postdoktor i maskinteknik. "Det är absolut nödvändigt att förstå vad som verkligen händer vid tumörmarginalerna för att säkerställa fullständigt avlägsnande av cancer och minimera risken för återfall."
Medförfattare till studien på Johns Hopkins inkluderar Behnaz Ghaemi, Piyush Raj, Aruna Singh, Lintong Wu, Dian R. Arifin och Michael T. McMahon. I teamet ingick också Yue Yuan från University of Science and Technology i Kina.
Mer information: Swati Tanwar et al, A Smart Intracellular Self-Assembling Bioortogonal Raman Active Nanoprobe for Targeted Tumor Imaging, Advanced Science (2023). DOI:10.1002/advs.202304164
Journalinformation: Avancerad vetenskap
Tillhandahålls av Johns Hopkins University