斯坦福化学家开发了用于癌症免疫治疗的“红外线视觉”

斯坦福大学的化学家们已经开发出一种新的深层组织成像技术,这种技术可以看到活的被试者的皮肤下,以前所未有的清晰度照亮埋在地下的肿瘤。

到网站上观看视频。

Hongjie Dai

活体老鼠的大脑血管在红外线下被erbium纳米颗粒探针照亮。

在9月30日出版的《自然生物技术》杂志上发表的一项新研究中,研究人员展示了他们的技术如何用于预测癌症患者对免疫治疗的反应,并跟踪他们治疗后的进展。

“我们把这种非侵入性地窥视生物组织的红外视觉称为红外视觉,”研究负责人戴宏杰(音)说。戴宏杰是斯坦福大学人文科学学院的J.G.杰克逊和C.J.伍德化学教授。

这种技术依赖于含有铒元素的纳米颗粒,铒属于一种所谓的稀土矿物,这种矿物因其独特的红外发光能力而受到化学家的重视。

研究小组在纳米颗粒上覆盖了一层化学工程涂层,帮助这些颗粒溶解在血液中,同时降低它们的毒性,更快地离开身体。此外,这种涂层为分子提供了锚点,这些分子就像导弹一样,定位并附着在细胞上的特定蛋白质上。

清除雾

研究人员说,在低功率的LED灯下,铒粒子在明亮的红外光下照射目标组织甚至单个细胞,这种红外光比传统的成像技术可以看得更深、分辨率更高。“这就像冬天雾散前后在高速公路上开车时一样,”该研究的共同第一作者、Dai实验室的博士后研究员叶腾中(音)说,“综合成像深度、分子特异性和多样性,以及空间和时间分辨率是以前的技术无法达到的。”

在一段强调纳米探针威力的视频中,一只活老鼠体内的大脑分支血管在蓝绿色的光线下被描绘出来,并随着动物头部的移动而移动。“我们的方法可以看到完整的老鼠大脑,而传统的方法只能看到头皮,”该研究的第一作者之一、戴实验室的研究生马卓然说。

在这项研究中,研究人员展示了他们的技术可以识别携带有一种蛋白质的老鼠体内的肿瘤,这种蛋白质使老鼠易受激活人体自身免疫系统的抗癌药物的攻击。这种方法可以提供一种非侵入性的方法来识别那些对这些药物有良好反应的病人,而不需要像他们目前需要的那样取肿瘤样本或活检。

同样,铒纳米颗粒可以监测癌症治疗后患者的反应,以跟踪他们是否对药物有反应,以及他们的肿瘤是否缩小。

作为一个演示,戴和他的同事们将他们的铒纳米颗粒与另一种红外成像技术结合起来,同时成像两个分子目标——癌细胞和t细胞。结果是一个分层的、多色的快照,显示t细胞从老鼠身体的其他地方向肿瘤聚集。

研究人员说,他们的技术还可以使外科医生更精确地切除肿瘤,并帮助生物学家和医学研究人员研究细胞内的基本过程。

国家卫生研究院为这项研究提供了资金支持。

戴还是斯坦福生物x、吴仔神经科学研究所、斯坦福癌症研究所、心血管研究所和妇产科学研究所的成员儿童健康研究所。

这项研究的其他斯坦福合著者包括分子和细胞生理学教授克里斯托弗·加西亚(Christopher Garcia);博士后学者王菲菲、赵翔、朱守军、孙钦超、郝湾、叶田、刘强;研究生李佳晨、杜浩天;以及访问学者张明熙和王维智。北京交通大学的调查人员也参与了调查。

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新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.stanford.edu/2019/10/03/infrared-vision-immunotherapy/

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