EPFL科学家发明了一种新方法，通过使癌症生物发光，实时量化癌症的葡萄糖代谢。这种新型光探针不具有放射性，可用于生物体，如携带肿瘤细胞的小鼠。该技术需要标记的肿瘤细胞，两个刺戳和一个摄像头。结果发表在Nature Methods上。

取一只带有荧光素酶标记的小鼠。表达荧光素酶的肿瘤是通过从患者体内取出癌性肿瘤样品制成的，并用荧光素酶(一种产生生物发光的氧化酶)对其进行化学标记。这些标记的细胞在小鼠中生长，以了解癌症的基本生物学和有效的癌症治疗的发展。

接下来，在小鼠中注射第一种化合物，其在血液中不易分解。二十四小时后，注入第二种化合物，该化合物仅在非常特定的条件下与第一种化合物反应。

两种化合物之间的反应被设计为产生生物发光的光，其像萤火虫一样逃离身体，但发生在表达荧光素酶的肿瘤代谢糖的地方。将CCD相机传感器指向身体，您可以获得肿瘤代谢水平的快照。产生的光量与代谢糖的量成正比。

“我们希望开发一种工具来帮助创造更有效的癌症治疗方法，”EPFL化学家Elena Goun解释说，他是生物有机化学和分子成像实验室的负责人。“我们的新成像技术使我们能够实时量化糖的代谢量，提供有关肿瘤代谢状态和可能剥夺肿瘤主要能源的药物类型的有价值信息。”

它是如何工作的：从萤火虫到癌症成像

Goun和她的团队从萤火虫发光的方式中获得灵感，并将其与点击化学相结合，点击化学是化学生物学的一个分支，其中生物相容性分子被设计为在生活的复杂环境中直接发生的定制反应中特异性地“点击”在一起。生物。

由于癌症具有高代谢率，因此大量消耗糖。该过程对于癌症生长和转移很重要，但由于缺乏在整个生物体水平上起作用的非侵入性工具，因此仍然知之甚少。

Goun的想法是设计两个点击分子，一个用糖，另一个用“笼状”荧光素，萤火虫中的发光化合物使它们发光。它有效。

一旦点击标记的糖被肿瘤吃掉，它就会通过“点击”反应与这种“笼状”荧光素反应，并产生与进入细胞的糖量成比例的生物发光。她将她的萤火虫成像技术称为BiGluc，简称“生物发光葡萄糖”。

BiGluc可用于了解不同肿瘤的代谢需求，为开发新颖有效的治疗方法开辟了道路。

BiGluc在癌症代谢和药物开发的临床前成像

“我们的新型光学成像技术具有很高的临床适用性和许多优点，”Goun说。“它具有非放射性，高灵敏度和可量化性，试剂可稳定使用多年，并可观察到发光数小时。”

由于其多样性，BiGluc还可以延伸到癌症之外，成为许多其他重要人类病症的功能失调细胞，其中新陈代谢的变化起着关键作用，例如糖尿病，神经退行性疾病，非酒精性脂肪性肝炎等等。

“这些结果令人兴奋的是，我们已经为开发超灵敏成像平台奠定了基础，该平台用于量化许多重要代谢物的摄取，这些代谢物在多种人类疾病中起着核心作用，目的是创造更有效的治疗方法，”古恩说。