導 語  

佐治亞理工學院和斯坦福大學的工程師創造了一種小型自主設備，該設備具有可伸縮的傳感器，可以粘附在皮膚上以測量皮膚下面腫瘤大小的變化。這種非侵入性的設備只需按一下按鈕，即可將結果傳送到智能手機APP，以估體內癌癥的治療效果。

01  研究背景

在臨床轉化過程中，每一種藥物上市后，都要經過數千種潛在癌癥藥物的測試。腫瘤學研究人員使用一套體外篩選模型，以快速地評估這些藥物對特定癌癥類型的療效，而采用體內模型往往會產生更接近臨床效果的結果。

然而，固有的生物學差異以及低分辨率的測量工具等因素使得在體內確定藥物療效需要耗費大量人力。準確確定治療反應對臨床轉化至關重要，體內腫瘤自動化測量工具可以通過在更多的動物隊列中收集高分辨率的連續數據集來幫助實現這一過程。數據質量的提高和人力測量誤差的減少可以帶來自動化的高通量體內藥物測試設置和更準確的實驗結果。

本研究利用柔性電子材料，提出了一種彈性電子腫瘤體積傳感器，能夠自主評估體內癌癥的治療效果。

02  研究概述

研究人員首先在硬件方面進行了測試，在150毫安時電池供電的情況下，組裝好的設備可以每隔5分鐘連續讀出測量值24小時以上。代碼的進一步優化將增加電池壽命，使用時間將持續10天以上。

自主測量腫瘤體積變化的柔性傳感器——FAST（圖片源自論文）

而后，在癌癥模型中的體內測試表明，當與單獨施用藥物或載體的小鼠進行比較時，FAST在治療開始后5小時內檢測到腫瘤生長和收縮統計學的顯著變化。這些腫瘤體積短期的動態變化與通過傳感器、測徑器和生物發光成像獲得的長期治療效果讀數相關。

在口服厄洛替尼治療的HCC827小鼠模型中，快速傳感器比現有方法更快地檢測到腫瘤體積的減小。在7天內對測量值進行三次排序后，傳感器和測徑器測量值顯示出最緊密的相關性，平均排序差為1.59。傳感器和發光成像儀記錄的平均等級差為1.74。最后，測徑器和冷光成像儀表現出1.77的平均等級差。這些數據表明，腫瘤周長的快速傳感器測量與其他常見的測量系統有很好的相關性。

FAST傳感器比現有方法更快地檢測到腫瘤體積的減小（圖片源自論文）

為了證明傳感器可以在多種腫瘤模型和治療方式中檢測到腫瘤消退的變化，研究者還使用實驗性免疫療法對Balb/c小鼠中的A20 B細胞淋巴瘤實體瘤模型進行了驗證。結果證實，該傳感器可以在多種體內模型和多種治療方式下確定腫瘤體積的消退。

最后，研究人員證明了FAST傳感器的包裹不會影腫瘤的生長動力學。與未施用傳感器的腫瘤相比，接受傳感器包裹的腫瘤在組織學上沒有差異。放置傳感器1周的皮膚組織學顯示沒有組織損傷的跡象。這些結果支持這樣的假設，即傳感器記錄了與藥物藥效學直接相關的治療小鼠中的腫瘤體積縮小，并且傳感器包裹不影響腫瘤的生長動力學。

佩戴傳感器并未對腫瘤的生長動力學產生影響（圖片源自論文）

03  研究意義

這種傳感器連續、自主和準確記錄腫瘤體積消退的能力表明，這種方法可以取代目前在體內臨床前試驗中使用的腫瘤消退測量技術，為高通量體內藥物篩選和利用傳感器進行癌癥治療效果的評估開辟新的途徑。

內容來源：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn6550