Revolusjonerende kvantesensorer kan muliggjøre tidligere kreftdiagnose og behandling

Revolusjonerende kvantesensorer kan muliggjøre tidligere kreftdiagnose og behandling

Et revolusjonerende kvantesansingsprosjekt som kan transformere kreftbehandling ved å spore hvordan immunceller samhandler med svulster, har blitt tildelt et prestisjefylt Future Leaders Fellowship verdt 2 millioner pund.

Det fireårige tilskuddet, finansiert av UK Research and Innovation, fokuserer på et kritisk problem: immunceller svikter ofte når de møter kreftvev fordi tumormiljøet forstyrrer stoffskiftet. Det banebrytende prosjektet kan muliggjøre utvikling av forbedrede, pasienttilpassede kreftbehandlinger og gi verktøy for tidligere diagnostisering og evaluering av kreftmedisiner.

Dr. Aldona Mzyk vil bruke kvantesensorer, enheter som bruker egenskapene til kvantefysikk for å oppdage små endringer, for å forstå hvorfor dagens kreftimmunterapi fungerer for noen pasienter, men ikke andre.

Kvantesensorer kan oppdage molekylære endringer i levende celler med ekstraordinær presisjon, og måle endringer i lengdeskalaer tusenvis av ganger mindre enn bredden til et menneskehår. Dr. Mzyks prosjekt vil bruke sensorer så små som et enkelt elektron for å studere magnetiske signaler fra frie radikaler. Disse svært reaktive molekylene spiller en avgjørende rolle i cellemetabolisme og sykdomsutvikling.

Forskningen tar for seg en stor utfordring innen kreftbehandling. Mens laboratorielagde immunceller kalt CAR-T-celler har vellykket behandlet blodkreft som leukemi og lymfom, jobber de mindre enn halvparten av tiden på solide svulster som bryst-, lunge- eller tykktarmskreft. Denne feilen oppstår fordi kreftvev bruker tilgjengelige ressurser og produserer metabolitter som får immunceller til å fungere feil.

Dr. Aldona Mzyk er for tiden forsker ved DTU i København og vil bli medlem av Institute of Photonics and Quantum Sciences ved Heriot-Watt University. Hun sa: "Hvert minutt dør sytten mennesker i verden av kreft. Vi vet at svikt i immuncellene skyldes endringer i stoffskiftet deres når de samhandler med kreftceller. For å forbedre ytelsen til immunceller, må vi forstå hvordan vi kan kontrollere disse metabolske endringene ved å overvåke produksjonen av frie radikaler i cellene og i hovedsak spionere på deres oppførsel. Dette krever påviselig og troverdig sensormetode. sørge for første gang."

Det tverrfaglige prosjektet vil kombinere kvantesansing med optisk spektroskopi og mikrofluidikk for å skape en integrert plattform som kan spore cellulær metabolisme i tusenvis av celler i løpet av sekunder. Prosjektet er i tråd med Storbritannias nasjonale kvanteteknologiprogram og målet om å utstyre NHS med svært sensitive kvantesensorer.

Professor Cristian Bonato, hovedetterforsker av Heriot-Watts kvanteregistreringsanlegg på nanoskala, sa: "Kvantesensing transformerer medisinsk diagnostikk fordi dens følsomhet ned til nivået av individuelle molekyler gjør det mulig for oss å oppdage sykdom tidlig, noe som ofte fører til bedre behandlingsresultater. Hos Heriot-Watt utvikler vi kvantesensorer uten presisjons- og magnetfeltavbildning. nanomaterialer for å oppdage små mengder molekyler som er relevante for biomedisinsk forskning.

Stipendet fra Dr.

Cristian Bonato, hovedetterforsker, Heriot-Watt University

Institutt for fotonikk og kvantevitenskap ved Heriot-Watt er involvert i fire av de fem kvanteforskningssentrene som ble annonsert i fjor av Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). Heriot-Watt leder Integrated Quantum Networks Hub og er involvert i kvanteforskning med fokus på sansing, avbildning, tidsmåling og biomedisinske applikasjoner.

Kilder: