Revolucionarni kvantni senzori mogli bi omogućiti ranu dijagnozu i liječenje raka

Revolucionarni kvantni senzori mogli bi omogućiti ranu dijagnozu i liječenje raka

Revolucionarni projekt kvantnog senzora koji bi mogao transformirati liječenje raka praćenjem interakcije imunoloških stanica s tumorima dobio je prestižnu stipendiju Future Leaders Fellowship vrijednu 2 milijuna funti.

Četverogodišnja potpora, financirana od strane UK Research and Innovation, usredotočena je na kritičan problem: imunološke stanice često otkazuju kada se susretnu s tkivom raka jer okruženje tumora remeti njihov metabolizam. Revolucionarni projekt mogao bi omogućiti razvoj poboljšanih terapija raka prilagođenih pacijentima i pružiti alate za ranu dijagnozu i procjenu lijekova protiv raka.

Dr. Aldona Mzyk koristit će kvantne senzore, uređaje koji koriste svojstva kvantne fizike za otkrivanje sitnih promjena, kako bi razumjela zašto trenutne imunoterapije protiv raka djeluju kod nekih pacijenata, ali ne i kod drugih.

Kvantni senzori mogu detektirati molekularne promjene u živim stanicama s izvanrednom preciznošću, mjereći promjene na duljinama tisućama puta manjim od širine ljudske vlasi. Projekt dr. Mzyka koristit će senzore male poput jednog elektrona za proučavanje magnetskih signala slobodnih radikala. Ove visoko reaktivne molekule igraju ključnu ulogu u metabolizmu stanica i razvoju bolesti.

Istraživanje se bavi velikim izazovom u liječenju raka. Dok imunološke stanice proizvedene u laboratoriju zvane CAR-T stanice uspješno liječe rak krvi poput leukemije i limfoma, manje od pola vremena djeluju na čvrste tumore poput raka dojke, pluća ili debelog crijeva. Do ovog kvara dolazi jer tkivo raka troši dostupne resurse i proizvodi metabolite koji uzrokuju neispravan rad imunoloških stanica.

Dr. Aldona Mzyk trenutno je istraživač na DTU u Kopenhagenu i pridružit će se Institutu za fotoniku i kvantne znanosti na Sveučilištu Heriot-Watt. Rekla je: "Svake minute sedamnaest ljudi u svijetu umre od raka. Znamo da je neuspjeh imunoloških stanica posljedica promjena u njihovom metabolizmu kada su u interakciji sa stanicama raka. Kako bismo poboljšali rad imunoloških stanica, moramo razumjeti kako kontrolirati te metaboličke promjene praćenjem proizvodnje slobodnih radikala u stanicama i zapravo špijuniranjem njihovog ponašanja. To zahtijeva nevjerojatno brze i precizne metode detekcije, koje kvantni senzori mogu pružiti po prvi put."

Multidisciplinarni projekt kombinirat će kvantni senzor s optičkom spektroskopijom i mikrofluidikom kako bi se stvorila integrirana platforma koja može pratiti stanični metabolizam u tisućama stanica unutar nekoliko sekundi. Projekt je u skladu s Nacionalnim programom kvantne tehnologije Ujedinjenog Kraljevstva i ciljem opremanja NHS-a visokoosjetljivim kvantnim senzorima.

Profesor Cristian Bonato, glavni istraživač Heriot-Wattovog pogona za kvantno očitavanje nanomjere, rekao je: "Kvantno osjetilo transformira medicinsku dijagnostiku jer nam njegova osjetljivost do razine pojedinačnih molekula omogućuje rano otkrivanje bolesti, što često dovodi do boljih ishoda liječenja. U Heriot-Wattu razvijamo kvantne senzore koji postižu neviđenu preciznost, od oslikavanje magnetskih polja u nanomaterijalima za otkrivanje malih količina molekula relevantnih za biomedicinska istraživanja su.”

Stipendija od Dr.

Cristian Bonato, glavni istraživač, Sveučilište Heriot-Watt

Institut za fotoniku i kvantne znanosti pri Heriot-Wattu uključen je u četiri od pet kvantnih istraživačkih centara koje je prošle godine najavilo Istraživačko vijeće za inženjerstvo i fizičke znanosti (EPSRC). Heriot-Watt vodi Integrated Quantum Networks Hub i uključen je u kvantna istraživanja s fokusom na senzore, slike, mjerenje vremena i biomedicinske primjene.

Izvori: