Revolutionaire kwantumsensoren kunnen een eerdere diagnose en behandeling van kanker mogelijk maken

Revolutionaire kwantumsensoren kunnen een eerdere diagnose en behandeling van kanker mogelijk maken

Een revolutionair kwantumdetectieproject dat de behandeling van kanker zou kunnen transformeren door te volgen hoe immuuncellen omgaan met tumoren, heeft een prestigieuze Future Leaders Fellowship ter waarde van £ 2 miljoen gekregen.

De vierjarige subsidie, gefinancierd door UK Research and Innovation, richt zich op een cruciaal probleem: immuuncellen falen vaak wanneer ze kankerweefsel tegenkomen, omdat de tumoromgeving hun metabolisme verstoort. Het baanbrekende project zou de ontwikkeling van verbeterde, op de patiënt afgestemde kankertherapieën mogelijk kunnen maken en instrumenten kunnen bieden voor een eerdere diagnose en evaluatie van geneesmiddelen tegen kanker.

Dr. Aldona Mzyk zal kwantumsensoren gebruiken, apparaten die de eigenschappen van de kwantumfysica gebruiken om kleine veranderingen te detecteren, om te begrijpen waarom de huidige kankerimmunotherapieën voor sommige patiënten werken, maar niet voor andere.

Kwantumsensoren kunnen met buitengewone precisie moleculaire veranderingen in levende cellen detecteren, waarbij ze veranderingen meten op lengteschalen die duizenden keren kleiner zijn dan de breedte van een mensenhaar. Het project van Dr. Mzyk zal sensoren zo klein als een enkel elektron gebruiken om magnetische signalen van vrije radicalen te bestuderen. Deze zeer reactieve moleculen spelen een cruciale rol in het celmetabolisme en de ontwikkeling van ziekten.

Het onderzoek richt zich op een grote uitdaging in de behandeling van kanker. Terwijl in het laboratorium gemaakte immuuncellen, CAR-T-cellen genaamd, met succes bloedkankers zoals leukemie en lymfoom hebben behandeld, werken ze minder dan de helft van de tijd op solide tumoren zoals borst-, long- of darmkanker. Dit falen treedt op omdat kankerweefsel beschikbare hulpbronnen verbruikt en metabolieten produceert die ervoor zorgen dat immuuncellen niet goed functioneren.

Dr. Aldona Mzyk is momenteel onderzoeker aan de DTU in Kopenhagen en gaat werken bij het Instituut voor Fotonica en Kwantumwetenschappen van de Heriot-Watt Universiteit. Ze zei: “Elke minuut sterven zeventien mensen in de wereld aan kanker. We weten dat het falen van immuuncellen te wijten is aan veranderingen in hun metabolisme wanneer ze interageren met kankercellen. Om de prestaties van immuuncellen te verbeteren, moeten we begrijpen hoe we deze metabolische veranderingen kunnen beheersen door de productie van vrije radicalen in de cellen te monitoren en in wezen hun gedrag te bespioneren. Dit vereist ongelooflijk snelle en nauwkeurige detectiemethoden, die voor het eerst door kwantumsensoren kunnen worden geleverd.”

Het multidisciplinaire project zal kwantumdetectie combineren met optische spectroscopie en microfluïdica om een ​​geïntegreerd platform te creëren dat het cellulaire metabolisme in duizenden cellen binnen enkele seconden kan volgen. Het project is in lijn met het Britse National Quantum Technology Program en het doel om de NHS uit te rusten met zeer gevoelige kwantumsensoren.

Professor Cristian Bonato, hoofdonderzoeker van Heriot-Watt's kwantumdetectiefaciliteit op nanoschaal, zei: "Kwantumdetectie transformeert de medische diagnostiek omdat de gevoeligheid ervan tot op het niveau van individuele moleculen ons in staat stelt ziekten vroegtijdig te detecteren, wat vaak leidt tot betere behandelingsresultaten. Bij Heriot-Watt ontwikkelen we kwantumsensoren die een ongekende precisie bereiken, van het in beeld brengen van magnetische velden in nanomaterialen tot het detecteren van kleine hoeveelheden moleculen die relevant zijn voor biomedisch onderzoek."

De beurs van Dr.

Cristian Bonato, hoofdonderzoeker, Heriot-Watt Universiteit

Het Instituut voor Fotonica en Kwantumwetenschappen in Heriot-Watt is betrokken bij vier van de vijf kwantumonderzoekscentra die vorig jaar werden aangekondigd door de Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). Heriot-Watt leidt de Integrated Quantum Networks Hub en is betrokken bij kwantumonderzoek met een focus op detectie, beeldvorming, tijdmeting en biomedische toepassingen.

Bronnen: