肿瘤如何扩散?科学家和工程师携手解开谜团

一个耗资超过 1 亿美元的麻省理工学院研究中心将汇集遗传学家、细胞生物学家、纳米技术专家和生物医学工程师,共同寻找对抗疾病的新方法

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每十个癌症死亡病例中,有九个是因癌细胞扩散所致。然而,转移仍然是癌症生物学中最不了解的过程。

“其复杂性吓退了许多癌症科学家,”马萨诸塞州理工学院怀特海生物医学研究所的研究员罗伯特·温伯格指出。

癌细胞如何突然获得跳跃到远处器官的能力?然后,游走的细胞如何学会侵入大脑或肝脏?对于这些最基本的研究问题缺乏答案,充其量导致了抗癌战争的僵局,癌症每年导致超过 50 万美国患者死亡。

为了理解转移,科学家们表示,需要超越简单战斗类比的新方法。麻省理工学院新建的、耗资数百万美元的大卫·H·科赫综合癌症研究所应运而生,癌症科学家和顶尖工程师将在那里尝试不同的方法。

这种协作努力可能是将新兴的(且仍然深奥的)系统生物学领域付诸实践的最佳手段,系统生物学研究生物系统中的复杂相互作用。

工程师们非常擅长绘制导致异常癌细胞的生化途径的所谓“线路图”。生物医学工程方法不是专注于特定的蛋白质或途径,而是打开了通往多个抽象层面(从基因到整个人体)的大门,这与电气工程师可以根据他们对电子如何在铜线中流动的理解来概念化显示布兰妮·斯皮尔斯躲避一群狗仔队移动图像的盒子的设计方式非常相似。

考虑到转移和对癌症药物的耐药性的潜在机制如果不是生物系统中的复杂相互作用,那就什么也不是,这可能是关键。

正如预期的那样,生物学和技术的结合也旨在找到诊断疾病、监测其进展和输送药物以对抗疾病的新方法。在一种方法中,包覆可注射的纳米尺寸磁性颗粒的蛋白质会聚集在肿瘤中,并且可以通过 MRI 机器成像。

“这一代设备不需要您对肿瘤进行活组织检查,甚至不需要知道肿瘤在哪里,”麻省理工学院健康科学与技术/电气工程与计算机科学副教授桑吉塔·巴蒂亚说,他正在开发这样一种系统。一旦肿瘤被定位,临床医生可能会激活无线电信号,该信号将释放与颗粒结合的药物。

麻省理工学院上周为新研究所举行了奠基仪式,该研究所将取代其癌症研究中心,该中心的历史可以追溯到 20 世纪 70 年代初理查德·尼克松总统的抗癌战争时期。石油巨头大卫·科赫是麻省理工学院的校友和前列腺癌幸存者,他捐赠了 1 亿美元以支付大部分建设成本。

这座 350,000 平方英尺(32,515 平方米)的研究所计划于 2010 年底开放,将设有 25 个实验室,是原中心的两倍。它将成为诺贝尔奖获得者菲利普·夏普以及可能是世界领先的生物医学工程师罗伯特·兰格等精英研究人员的家园。

Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大众科学, 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 大众科学'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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