麻省理工学院的化学工程师开发了一种新的传感器，可以让他们看到癌细胞内部，并确定细胞是否对某种特定的化疗药物产生反应。

 

这些传感器可以探测到人体细胞内的过氧化氢，可以帮助研究人员识别新的抗癌药物，这些药物可以提高过氧化氢的水平，从而导致程序性细胞死亡。这种传感器还可以用于筛选个体患者的肿瘤，以预测此类药物是否对肿瘤有效。

 

麻省理工学院化学工程副教授哈德利·赛克斯说:“同样的疗法并不适用于所有的肿瘤。”“目前真正缺乏定量的、化学特异性的工具来测量肿瘤细胞与正常细胞在药物治疗后的变化。”天富平台优势

 

赛克斯是这项研究的资深作者，该研究发表在8月7日的《自然通讯》杂志上。论文的第一作者是研究生特洛伊·朗福德;其他作者包括前研究生黄京、林约瑟夫和研究生孙金文。

 

跟踪过氧化氢

 

癌细胞通常会发生突变，导致其代谢失常，并产生异常高的过氧化氢通量。当这种分子产生过多时，它就会破坏细胞，所以癌细胞就会高度依赖于从细胞中去除过氧化氢的抗氧化系统。

 

针对这一弱点的药物，即所谓的“氧化还原药物”，可以通过破坏抗氧化系统或进一步促进过氧化氢的产生来发挥作用。许多此类药物已进入临床试验，但结果好坏参半。

 

“其中一个问题是，临床试验通常发现它们对一些病人有效，对其他病人无效，”赛克斯说。“我们真的需要工具来进行更多精心设计的试验，以确定哪些患者会对这种方法产生反应，哪些不会，这样更多的药物就可以得到批准。”

 

为了帮助实现这一目标，赛克斯着手设计一种传感器，它可以灵敏地探测到人体细胞内的过氧化氢，使科学家能够测量细胞对这类药物的反应。

 

现有的过氧化氢传感器是基于一种叫做转录因子的蛋白质，这种蛋白质从微生物中提取，并经过改造，使其在与过氧化氢反应时发出荧光。赛克斯和她的同事试图在人类细胞中使用这些物质，但发现这些物质对他们试图检测的过氧化氢范围不敏感，这促使他们寻找能够完成这项任务的人类蛋白质。

 

通过对随着过氧化氢增加而氧化的人类蛋白质网络的研究，研究人员发现了一种被称为过氧化物酶的酶，它主导着大多数人类细胞与分子的反应。这种酶的许多功能之一是感应过氧化氢水平的变化。

 

然后，朗格福德通过向蛋白质中加入两个荧光分子对其进行修饰——一端是绿色荧光蛋白，另一端是红色荧光蛋白。当传感器与过氧化氢反应时，它的形状发生变化，使两个荧光蛋白更接近。研究人员可以通过向细胞发射绿光来检测这种转变是否发生:如果没有检测到过氧化氢，辉光仍然是绿色的;如果有过氧化氢存在，传感器反而会发出红色的光。天富平台优势

 

预测成功

 

研究人员在两种类型的人类癌细胞上测试了他们的新传感器:一种是他们知道的对一种叫做胡椒隆古明的氧化还原药物敏感的细胞，另一种是他们知道的不敏感的细胞。传感器显示，过氧化氢水平在耐药细胞中没有变化，但在易感细胞中上升，正如研究人员预期的那样。

 

赛克斯设想这种传感器有两种主要用途。一种方法是筛选现有药物或可能用作药物的化合物的文库，以确定它们是否具有增加癌细胞中过氧化氢浓度的预期效果。另一个潜在的用途是在病人接受这类药物之前对他们进行筛查，看看这些药物是否能成功地治疗每个病人的肿瘤。赛克斯现在正在尝试这两种方法。

 

她说:“你必须知道哪些抗癌药物以这种方式起作用，然后哪些肿瘤会有反应。”“这是两个独立但又相关的问题，需要解决这两个问题，才能使这种方法在临床中产生实际影响。”

 

这项研究由化学工程哈斯家庭奖学金、国家科学基金会、三星奖学金和科学接口的Burroughs Wellcome基金职业奖资助。