Революционните квантови сензори могат да позволят по-ранна диагностика и лечение на рак

Революционните квантови сензори могат да позволят по-ранна диагностика и лечение на рак

Революционен проект за квантово отчитане, който може да трансформира лечението на рак чрез проследяване на взаимодействието на имунните клетки с туморите, получи престижната стипендия за бъдещи лидери на стойност £2 милиона.

Четиригодишната безвъзмездна помощ, финансирана от UK Research and Innovation, се фокусира върху критичен проблем: имунните клетки често се провалят, когато се сблъскат с ракова тъкан, тъй като туморната среда нарушава техния метаболизъм. Революционният проект може да позволи разработването на подобрени, съобразени с пациента терапии за рак и да предостави инструменти за по-ранна диагностика и оценка на лекарствата за рак.

Д-р Алдона Мзик ще използва квантови сензори, устройства, които използват свойствата на квантовата физика за откриване на малки промени, за да разбере защо настоящите имунотерапии срещу рак работят при някои пациенти, но не и при други.

Квантовите сензори могат да открият молекулярни промени в живите клетки с изключителна прецизност, измервайки промените в мащаби на дължина хиляди пъти по-малки от ширината на човешки косъм. Проектът на д-р Мзик ще използва сензори, малки колкото един електрон, за изследване на магнитни сигнали от свободни радикали. Тези силно реактивни молекули играят решаваща роля в клетъчния метаболизъм и развитието на болестта.

Изследването е насочено към голямо предизвикателство при лечението на рак. Докато направените в лаборатория имунни клетки, наречени CAR-T клетки, успешно лекуват рак на кръвта като левкемия и лимфом, те работят по-малко от половината време върху солидни тумори като рак на гърдата, белия дроб или дебелото черво. Този провал възниква, защото раковата тъкан консумира наличните ресурси и произвежда метаболити, които причиняват неправилно функциониране на имунните клетки.

Д-р Алдона Мзик в момента е изследовател в DTU в Копенхаген и ще се присъедини към Института по фотоника и квантови науки към университета Heriot-Watt. Тя каза: „Всяка минута седемнадесет души в света умират от рак. Знаем, че неуспехът на имунните клетки се дължи на промени в техния метаболизъм, когато взаимодействат с раковите клетки. За да подобрим ефективността на имунните клетки, трябва да разберем как да контролираме тези метаболитни промени, като наблюдаваме производството на свободни радикали в клетките и по същество шпионираме тяхното поведение. Това изисква невероятно бързи и прецизни методи за откриване, които квантовите сензори могат да предоставят за първи път."

Мултидисциплинарният проект ще комбинира квантово отчитане с оптична спектроскопия и микрофлуидика, за да създаде интегрирана платформа, която може да проследява клетъчния метаболизъм в хиляди клетки в рамките на секунди. Проектът е в съответствие с Националната програма за квантови технологии на Обединеното кралство и целта за оборудване на NHS с високочувствителни квантови сензори.

Професор Кристиан Бонато, главен изследовател на съоръжението за наномащабно квантово наблюдение на Heriot-Watt, каза: „Квантовото усещане трансформира медицинската диагностика, тъй като неговата чувствителност до нивото на отделните молекули ни позволява да откриваме заболяване рано, което често води до по-добри резултати от лечението. В Heriot-Watt ние разработваме квантови сензори, които постигат безпрецедентна прецизност, от изобразяване на магнитни полета в наноматериали за откриване на малки количества молекули, които са от значение за биомедицинските изследвания.

Стипендията от Dr.

Кристиан Бонато, главен изследовател, университет Heriot-Watt

Институтът по фотоника и квантови науки в Heriot-Watt участва в четири от петте центъра за квантови изследвания, обявени миналата година от Съвета за изследване на инженерните и физическите науки (EPSRC). Heriot-Watt ръководи Центъра за интегрирани квантови мрежи и участва в квантови изследвания с фокус върху сензори, изображения, измерване на времето и биомедицински приложения.

източници: