腫瘤如何擴散?科學家和工程師攜手解開謎團

一個耗資超過 1 億美元的麻省理工學院研究中心將彙集遺傳學家、細胞生物學家、奈米技術專家和生物醫學工程師,共同尋找對抗疾病的新方法

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每十個癌症死亡病例中,有九個是因癌細胞擴散所致。然而,轉移仍然是癌症生物學中最不瞭解的過程。

“其複雜性嚇退了許多癌症科學家,”馬薩諸塞州理工學院懷特海生物醫學研究所的研究員羅伯特·溫伯格指出。

癌細胞如何突然獲得跳躍到遠處器官的能力?然後,遊走的細胞如何學會侵入大腦或肝臟?對於這些最基本的研究問題缺乏答案,充其量導致了抗癌戰爭的僵局,癌症每年導致超過 50 萬美國患者死亡。

為了理解轉移,科學家們表示,需要超越簡單戰鬥類比的新方法。麻省理工學院新建的、耗資數百萬美元的大衛·H·科赫綜合癌症研究所應運而生,癌症科學家和頂尖工程師將在那裡嘗試不同的方法。

這種協作努力可能是將新興的(且仍然深奧的)系統生物學領域付諸實踐的最佳手段,系統生物學研究生物系統中的複雜相互作用。

工程師們非常擅長繪製導致異常癌細胞的生化途徑的所謂“線路圖”。生物醫學工程方法不是專注於特定的蛋白質或途徑,而是打開了通往多個抽象層面(從基因到整個人體)的大門,這與電氣工程師可以根據他們對電子如何在銅線中流動的理解來概念化顯示布蘭妮·斯皮爾斯躲避一群狗仔隊移動影像的盒子的設計方式非常相似。

考慮到轉移和對癌症藥物的耐藥性的潛在機制如果不是生物系統中的複雜相互作用,那就什麼也不是,這可能是關鍵。

正如預期的那樣,生物學和技術的結合也旨在找到診斷疾病、監測其進展和輸送藥物以對抗疾病的新方法。在一種方法中,包覆可注射的奈米尺寸磁性顆粒的蛋白質會聚集在腫瘤中,並且可以透過 MRI 機器成像。

“這一代裝置不需要您對腫瘤進行活組織檢查,甚至不需要知道腫瘤在哪裡,”麻省理工學院健康科學與技術/電氣工程與計算機科學副教授桑吉塔·巴蒂亞說,他正在開發這樣一種系統。一旦腫瘤被定位,臨床醫生可能會啟用無線電訊號,該訊號將釋放與顆粒結合的藥物。

麻省理工學院上週為新研究所舉行了奠基儀式,該研究所將取代其癌症研究中心,該中心的歷史可以追溯到 20 世紀 70 年代初理查德·尼克松總統的抗癌戰爭時期。石油巨頭大衛·科赫是麻省理工學院的校友和前列腺癌倖存者,他捐贈了 1 億美元以支付大部分建設成本。

這座 350,000 平方英尺(32,515 平方米)的研究所計劃於 2010 年底開放,將設有 25 個實驗室,是原中心的兩倍。它將成為諾貝爾獎獲得者菲利普·夏普以及可能是世界領先的生物醫學工程師羅伯特·蘭格等精英研究人員的家園。

Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大眾科學, edits and reports on emerging advances that have propelled brain science to the forefront of the biological sciences. Stix has edited or written cover stories, feature articles and news on diverse topics, ranging from what happens in the brain when a person is immersed in thought to the impact of brain implant technology that alleviates mood disorders such as depression. Before taking over the neuroscience beat, Stix, as 大眾科學's special projects editor, was responsible for the magazine's annual single-topic special issues, conceiving of and producing issues on Albert Einstein, Charles Darwin, climate change and nanotechnology. One special issue he oversaw on the topic of time in all of its manifestations won a National Magazine Award. With his wife Miriam Lacob, Stix is co-author of a technology primer called Who Gives a Gigabyte? A Survival Guide for the Technologically Perplexed.

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