Οι επαναστατικοί κβαντικοί αισθητήρες θα μπορούσαν να επιτρέψουν την έγκαιρη διάγνωση και θεραπεία του καρκίνου

Οι επαναστατικοί κβαντικοί αισθητήρες θα μπορούσαν να επιτρέψουν την έγκαιρη διάγνωση και θεραπεία του καρκίνου

Ένα επαναστατικό έργο κβαντικής ανίχνευσης που θα μπορούσε να μεταμορφώσει τη θεραπεία του καρκίνου παρακολουθώντας πώς αλληλεπιδρούν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού με τους όγκους βραβεύτηκε με μια περίφημη υποτροφία Future Leaders αξίας 2 εκατομμυρίων λιρών.

Η τετραετής επιχορήγηση, που χρηματοδοτείται από την Έρευνα και την Καινοτομία του Ηνωμένου Βασιλείου, επικεντρώνεται σε ένα κρίσιμο πρόβλημα: τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος συχνά αποτυγχάνουν όταν συναντούν καρκινικό ιστό επειδή το περιβάλλον του όγκου διαταράσσει το μεταβολισμό τους. Το πρωτοποριακό έργο θα μπορούσε να επιτρέψει την ανάπτυξη βελτιωμένων, προσαρμοσμένων στον ασθενή θεραπειών για τον καρκίνο και να παρέχει εργαλεία για έγκαιρη διάγνωση και αξιολόγηση των αντικαρκινικών φαρμάκων.

Η Δρ Aldona Mzyk θα χρησιμοποιήσει κβαντικούς αισθητήρες, συσκευές που χρησιμοποιούν τις ιδιότητες της κβαντικής φυσικής για να ανιχνεύουν μικροσκοπικές αλλαγές, για να κατανοήσει γιατί οι τρέχουσες ανοσοθεραπείες καρκίνου λειτουργούν σε ορισμένους ασθενείς αλλά όχι σε άλλους.

Οι κβαντικοί αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν μοριακές αλλαγές σε ζωντανά κύτταρα με εξαιρετική ακρίβεια, μετρώντας αλλαγές σε κλίμακες μήκους χιλιάδες φορές μικρότερες από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας. Το έργο του Δρ Mzyk θα χρησιμοποιήσει αισθητήρες τόσο μικρούς όσο ένα μόνο ηλεκτρόνιο για τη μελέτη μαγνητικών σημάτων από ελεύθερες ρίζες. Αυτά τα εξαιρετικά αντιδραστικά μόρια παίζουν κρίσιμο ρόλο στον κυτταρικό μεταβολισμό και την ανάπτυξη ασθενειών.

Η έρευνα αντιμετωπίζει μια σημαντική πρόκληση στη θεραπεία του καρκίνου. Ενώ τα εργαστηριακά κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που ονομάζονται κύτταρα CAR-T έχουν αντιμετωπίσει με επιτυχία καρκίνους του αίματος όπως η λευχαιμία και το λέμφωμα, λειτουργούν λιγότερο από το μισό χρόνο σε συμπαγείς όγκους όπως ο καρκίνος του μαστού, του πνεύμονα ή του παχέος εντέρου. Αυτή η αποτυχία συμβαίνει επειδή ο καρκινικός ιστός καταναλώνει τους διαθέσιμους πόρους και παράγει μεταβολίτες που προκαλούν δυσλειτουργία των κυττάρων του ανοσοποιητικού.

Η Δρ Aldona Mzyk είναι επί του παρόντος ερευνήτρια στο DTU στην Κοπεγχάγη και θα γίνει μέλος του Ινστιτούτου Φωτονικής και Κβαντικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο Heriot-Watt. Είπε: "Κάθε λεπτό, δεκαεπτά άνθρωποι στον κόσμο πεθαίνουν από καρκίνο. Γνωρίζουμε ότι η αποτυχία των ανοσοκυττάρων οφείλεται σε αλλαγές στον μεταβολισμό τους όταν αλληλεπιδρούν με καρκινικά κύτταρα. Για να βελτιώσουμε την απόδοση των ανοσοκυττάρων, πρέπει να κατανοήσουμε πώς να ελέγξουμε αυτές τις μεταβολικές αλλαγές παρακολουθώντας την παραγωγή ελεύθερων ριζών στα κύτταρα και ουσιαστικά κατασκοπεύοντας τη συμπεριφορά τους. χρόνος."

Το πολυεπιστημονικό έργο θα συνδυάσει την κβαντική ανίχνευση με την οπτική φασματοσκοπία και τη μικρορευστοποίηση για να δημιουργήσει μια ολοκληρωμένη πλατφόρμα που μπορεί να παρακολουθεί τον κυτταρικό μεταβολισμό σε χιλιάδες κύτταρα μέσα σε δευτερόλεπτα. Το έργο είναι σύμφωνο με το Εθνικό Πρόγραμμα Κβαντικής Τεχνολογίας του Ηνωμένου Βασιλείου και τον στόχο του εξοπλισμού του NHS με εξαιρετικά ευαίσθητους κβαντικούς αισθητήρες.

Ο καθηγητής Cristian Bonato, κύριος ερευνητής της εγκατάστασης κβαντικής ανίχνευσης νανοκλίμακας Heriot-Watt, δήλωσε: "Η κβαντική ανίχνευση μεταμορφώνει τα ιατρικά διαγνωστικά επειδή η ευαισθησία της μέχρι το επίπεδο των μεμονωμένων μορίων μας επιτρέπει να ανιχνεύουμε έγκαιρα την ασθένεια, οδηγώντας συχνά σε καλύτερα αποτελέσματα θεραπείας. μαγνητικά πεδία σε νανοϋλικά για την ανίχνευση μικρών ποσοτήτων μορίων που σχετίζονται με τη βιοϊατρική έρευνα είναι».

Η υποτροφία από τον Δρ.

Cristian Bonato, Κύριος Ερευνητής, Πανεπιστήμιο Heriot-Watt

Το Ινστιτούτο Φωτονικής και Κβαντικών Επιστημών στο Heriot-Watt συμμετέχει σε τέσσερα από τα πέντε κέντρα κβαντικής έρευνας που ανακοινώθηκαν πέρυσι από το Συμβούλιο Έρευνας Μηχανικών και Φυσικών Επιστημών (EPSRC). Η Heriot-Watt ηγείται του Integrated Quantum Networks Hub και εμπλέκεται στην κβαντική έρευνα με έμφαση στην αίσθηση, την απεικόνιση, τη μέτρηση του χρόνου και τις βιοϊατρικές εφαρμογές.

Πηγές: