Revolucionarni kvantni senzorji bi lahko omogočili zgodnejšo diagnozo in zdravljenje raka

Revolucionarni kvantni senzorji bi lahko omogočili zgodnejšo diagnozo in zdravljenje raka

Revolucionarni projekt kvantnega zaznavanja, ki bi lahko spremenil zdravljenje raka s sledenjem interakcije imunskih celic s tumorji, je prejel prestižno štipendijo Future Leaders Fellowship v vrednosti 2 milijonov funtov.

Štiriletna štipendija, ki jo financira UK Research and Innovation, se osredotoča na kritičen problem: imunske celice pogosto odpovejo, ko naletijo na rakavo tkivo, ker tumorsko okolje moti njihov metabolizem. Prelomni projekt bi lahko omogočil razvoj izboljšanih terapij raka, prilagojenih bolnikom, in zagotovil orodja za zgodnejšo diagnozo in oceno zdravil proti raku.

Dr. Aldona Mzyk bo uporabila kvantne senzorje, naprave, ki uporabljajo lastnosti kvantne fizike za zaznavanje drobnih sprememb, da bi razumela, zakaj trenutne imunoterapije raka delujejo pri nekaterih bolnikih, pri drugih pa ne.

Kvantni senzorji lahko zaznajo molekularne spremembe v živih celicah z izjemno natančnostjo in merijo spremembe na dolžinskih lestvicah, ki so tisočkrat manjše od širine človeškega lasu. Projekt dr. Mzyka bo uporabljal senzorje, majhne kot en sam elektron, za preučevanje magnetnih signalov prostih radikalov. Te zelo reaktivne molekule igrajo ključno vlogo pri celični presnovi in ​​razvoju bolezni.

Raziskava obravnava velik izziv pri zdravljenju raka. Medtem ko so v laboratoriju izdelane imunske celice, imenovane celice CAR-T, uspešno zdravile krvne rake, kot sta levkemija in limfom, delujejo manj kot polovico časa na solidne tumorje, kot so rak dojke, pljuč ali rak debelega črevesa. Do te okvare pride, ker rakavo tkivo porablja razpoložljive vire in proizvaja metabolite, ki povzročajo okvaro imunskih celic.

Dr. Aldona Mzyk je trenutno raziskovalka na DTU v Kopenhagnu in se bo pridružila Inštitutu za fotoniko in kvantne znanosti na univerzi Heriot-Watt. Povedala je: "Vsako minuto sedemnajst ljudi na svetu umre zaradi raka. Vemo, da je okvara imunskih celic posledica sprememb v njihovem metabolizmu, ko medsebojno delujejo z rakavimi celicami. Da bi izboljšali delovanje imunskih celic, moramo razumeti, kako nadzorovati te presnovne spremembe s spremljanjem proizvodnje prostih radikalov v celicah in v bistvu vohunjenjem za njihovim vedenjem. To zahteva neverjetno hitre in natančne metode odkrivanja, ki jih lahko zagotovijo kvantni senzorji prvič."

Multidisciplinarni projekt bo združil kvantno zaznavanje z optično spektroskopijo in mikrofluidiko, da bi ustvaril integrirano platformo, ki lahko sledi celičnemu metabolizmu v tisočih celicah v nekaj sekundah. Projekt je v skladu z nacionalnim programom kvantne tehnologije Združenega kraljestva in ciljem opremljanja NHS z visoko občutljivimi kvantnimi senzorji.

Profesor Cristian Bonato, glavni raziskovalec Heriot-Wattovega obrata za kvantno zaznavanje v nanometru, je dejal: "Kvantno zaznavanje preoblikuje medicinsko diagnostiko, saj nam njegova občutljivost do ravni posameznih molekul omogoča zgodnje odkrivanje bolezni, kar pogosto vodi do boljših rezultatov zdravljenja. Pri Heriot-Wattu razvijamo kvantne senzorje, ki dosegajo izjemno natančnost, od upodabljanje magnetnih polj v nanomaterialih za odkrivanje majhnih količin molekul, pomembnih za biomedicinske raziskave.

Štipendija dr.

Cristian Bonato, glavni raziskovalec, univerza Heriot-Watt

Inštitut za fotoniko in kvantne znanosti pri Heriot-Wattu je vključen v štiri od petih kvantnih raziskovalnih centrov, ki jih je lani objavil Svet za raziskave inženirskih in fizikalnih znanosti (EPSRC). Heriot-Watt vodi Integrated Quantum Networks Hub in je vključen v kvantne raziskave s poudarkom na zaznavanju, slikanju, merjenju časa in biomedicinskih aplikacijah.

Viri: