Johns Hopkins engineers have created a new optical tool that could improve cancer imaging. Their approach, called SPECTRA, uses tiny nanoprobes that light up when they attach to aggressive cancer cells, helping clinicians distinguish between localized can
约翰霍普金斯大学的工程师们研制了一种新的光学工具，可以改善癌症成像。他们的方法称为SPECTRA，使用微小的纳米探针，当它们附着在侵袭性癌症细胞上时会发光，帮助临床医生区分局部癌症和转移性癌症，并有可能在全身扩散
“我们的研究结果表明，SPECTRA在癌症检测和成像方面具有巨大潜力，”团队负责人、惠廷工程学院机械工程教授Ishan Barman说。“我们为临床医生提供了一种更强大的工具，可以比以往任何时候更早、更准确地发现癌症细胞。”
该团队的研究发表在《高级功能材料》上
与目前的方法相比，SPECTRA可扩展且更具成本效益，它利用了一种首创的组合：拉曼光谱——利用激光散射提供有关分子振动的详细信息——和DNA折纸，它涉及将DNA折叠成特定的形状，就像日本的折纸艺术一样
该团队使用折叠的DNA作为支架来创建精确排列的等离子体纳米粒子、拉曼报告子（使用拉曼光谱分析时产生强信号的分子）和癌症靶向DNA序列。然后在癌症细胞上测试这些多功能纳米探针
研究小组发现，与CT或MRI扫描不同，SPECTRA可以指示肿瘤的存在，但不能指示特定的分子特征，这些分子特征可以提醒医生注意当前或即将发生的转移，它有效且一致地与转移性前列腺癌症DU145细胞结合，甚至在这些细胞和非转移细胞之间分化
此外，研究人员还选择了一种拉曼报告分子——一种信号分子——它会在一定范围内产生活跃而独特的信号，使其在正常组织的背景下清晰可见，帮助临床医生更精确地定位疾病
“这是一种智能设计，可以高度增强拉曼信号，而且是均匀的，”团队成员、机械工程博士后Swati Tanwar说。“它可以根据信号强度区分侵袭性癌症细胞和非侵袭性细胞。在肿瘤中，如果10%的细胞是侵袭性的，90%是非侵袭性的细胞，那么10%的细胞就会发光并发出非常高的信号。”
Tanwar表示，折纸支架中的每条DNA链都有一个独特的序列，并在折叠的折纸纳米结构中占据特定的位置。这种细致的安排促进了多功能SPECTRA纳米探针的创建
“拉曼光谱是一种分子指纹识别工具，”团队成员、机械工程博士生Lintong Wu说。“分子在远处看起来可能相似，但使用拉曼光谱，它们在整个光谱中显示出不同的峰和信号。”