Ученые из Технологического института Джорджии (Georgia Tech) в сотрудничестве с коллегами из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали инновационные биосенсоры, способные совершить прорыв в диагностике и мониторинге раковых заболеваний. Эти уникальные устройства, лишенные клеточной основы, используют логику «И» для повышения точности и упрощения процесса обнаружения опухолей. Профессор Гейб Квонг, занимающий должность имени Роберта А. Милтона в области биомедицинской инженерии, руководил исследовательской группой.
В основе работы биосенсоров лежит принцип компьютерной логики, где сигнал генерируется только при одновременном выполнении двух условий. В отличие от традиционных биосенсоров, зависящих от генетического материала, новые устройства построены из искусственно созданных молекул – наночастиц оксида железа и циклических пептидов. Такая конструкция придает им ряд преимуществ: высокую точность, экономичность производства и низкий риск иммунных реакций.
Ключевым элементом сенсоров является их способность реагировать исключительно на наличие и активность двух конкретных ферментов – гранзима B и матричной металлопротеиназы. Гранзим B выделяется иммунной системой, а матричная металлопротеиназа – раковыми клетками. Такая избирательность позволяет биосенсорам безошибочно определять наличие опухоли и отличать ее от других заболеваний, вызывающих схожие симптомы.
Разработка новых биосенсоров началась пять лет назад и включала в себя исследования на животных. Результаты проведенных исследований, опубликованные в журнале Nature Nanotechnology в 2025 году, демонстрируют способность сенсоров точно различать опухоли, которые реагируют на иммунотерапию, от тех, которые оказываются устойчивыми к лечению. Основным автором статьи под названием «AND-gated protease-activated nanosensors for programmable detection of anti-tumour immunity» является Анируд Сивакумар, постдокторант из лаборатории Квонга. Профессора М. Г. Финн и Пенг Цю из Технологического института Джорджии также принимали участие в исследовании. DOI статьи 10.
Использование «И»-логики позволяет избежать ложноположительных результатов, которые могут возникнуть при обнаружении одного из этих ферментов. Точность обнаружения является ключевым преимуществом разработанных биосенсоров, поскольку она позволяет избежать неверных диагнозов и назначения неэффективного лечения.
Одним из перспективных направлений применения биосенсоров является мониторинг эффективности иммунотерапии с применением блокады иммунных контрольных точек (ICBT). С помощью нового инструмента врачи смогут определять, как реагирует опухоль на лечение, и оперативно корректировать терапевтическую стратегию.
Применение нанотехнологий в создании биосенсоров открывает новые возможности в персонализированной медицине. В перспективе это приведет к более точной диагностике рака, разработке индивидуальных программ лечения и повышению выживаемости пациентов.
Искусственно созданные молекулы в составе биосенсоров не вызывают иммунных реакций, что делает их безопасными для использования. Данная особенность имеет ключевое значение, особенно при длительном мониторинге состояния пациентов.
Новые биосенсоры способны генерировать читаемый сигнал, который понятен врачам, что упрощает процедуру диагностики и оценки эффективности лечения. Простота и доступность метода позволят внедрить его в широкую медицинскую практику.
Разработка биосенсоров является результатом междисциплинарного сотрудничества, в котором объединились усилия специалистов из разных областей. Именно такой подход позволил создать инновационное решение, способное изменить подходы к лечению рака.
Таким образом, разработанные биосенсоры на основе наночастиц открывают новые перспективы в борьбе с раком. Их точность, простота и возможность мониторинга эффективности терапии делают их важным инструментом в арсенале врачей и дают надежду на будущее без рака.
В основе работы биосенсоров лежит принцип компьютерной логики, где сигнал генерируется только при одновременном выполнении двух условий. В отличие от традиционных биосенсоров, зависящих от генетического материала, новые устройства построены из искусственно созданных молекул – наночастиц оксида железа и циклических пептидов. Такая конструкция придает им ряд преимуществ: высокую точность, экономичность производства и низкий риск иммунных реакций.
Ключевым элементом сенсоров является их способность реагировать исключительно на наличие и активность двух конкретных ферментов – гранзима B и матричной металлопротеиназы. Гранзим B выделяется иммунной системой, а матричная металлопротеиназа – раковыми клетками. Такая избирательность позволяет биосенсорам безошибочно определять наличие опухоли и отличать ее от других заболеваний, вызывающих схожие симптомы.
Разработка новых биосенсоров началась пять лет назад и включала в себя исследования на животных. Результаты проведенных исследований, опубликованные в журнале Nature Nanotechnology в 2025 году, демонстрируют способность сенсоров точно различать опухоли, которые реагируют на иммунотерапию, от тех, которые оказываются устойчивыми к лечению. Основным автором статьи под названием «AND-gated protease-activated nanosensors for programmable detection of anti-tumour immunity» является Анируд Сивакумар, постдокторант из лаборатории Квонга. Профессора М. Г. Финн и Пенг Цю из Технологического института Джорджии также принимали участие в исследовании. DOI статьи 10.
Использование «И»-логики позволяет избежать ложноположительных результатов, которые могут возникнуть при обнаружении одного из этих ферментов. Точность обнаружения является ключевым преимуществом разработанных биосенсоров, поскольку она позволяет избежать неверных диагнозов и назначения неэффективного лечения.
Одним из перспективных направлений применения биосенсоров является мониторинг эффективности иммунотерапии с применением блокады иммунных контрольных точек (ICBT). С помощью нового инструмента врачи смогут определять, как реагирует опухоль на лечение, и оперативно корректировать терапевтическую стратегию.
Применение нанотехнологий в создании биосенсоров открывает новые возможности в персонализированной медицине. В перспективе это приведет к более точной диагностике рака, разработке индивидуальных программ лечения и повышению выживаемости пациентов.
Искусственно созданные молекулы в составе биосенсоров не вызывают иммунных реакций, что делает их безопасными для использования. Данная особенность имеет ключевое значение, особенно при длительном мониторинге состояния пациентов.
Новые биосенсоры способны генерировать читаемый сигнал, который понятен врачам, что упрощает процедуру диагностики и оценки эффективности лечения. Простота и доступность метода позволят внедрить его в широкую медицинскую практику.
Разработка биосенсоров является результатом междисциплинарного сотрудничества, в котором объединились усилия специалистов из разных областей. Именно такой подход позволил создать инновационное решение, способное изменить подходы к лечению рака.
Таким образом, разработанные биосенсоры на основе наночастиц открывают новые перспективы в борьбе с раком. Их точность, простота и возможность мониторинга эффективности терапии делают их важным инструментом в арсенале врачей и дают надежду на будущее без рака.
