利用折纸纳米探针诊断癌症转移的新技术

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。”