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機體內源性生物標志物（Biomarker）的敏感性和特異性對早期疾病檢測至關重要。一直以來，由于有效生物標志物的缺乏，使得對疾病早期診斷以及對疾病進展的監控和治療成為了棘手難題。

來自美國斯坦福大學醫學院的Sanjiv S. Gambhir教授團隊，利用生物工程技術、放射顯影手段、分子影像等方法，開發了一種基于體外基因工程修飾過的細胞，植于體內的生物傳感器，可以實現高敏感性的腫瘤早期診斷。

圖片來源：作者Nature Biotechnology文獻

科研人員將巨噬細胞在體外基因工程化，將熒光素酶（報告基因）的表達和精氨酸酶-1啟動子的激活，通過分子生物學的方法，是兩者融合在一起。M2型腫瘤巨噬細胞代謝物可以激活啟動子，從而是基因工程細胞產生熒光素酶。

工程細胞構建成功后，科研人員將這些細胞回輸到結直腸癌和乳腺癌的小鼠疾病模型中，結果發現這些巨噬細胞可以遷移到腫瘤部位，激活精氨酸酶-1的表達。科研人員可以通過活體生物發光成像以及檢測血液中的熒光素酶的含量來監測腫瘤。

科研人員發現，通過檢測血液中熒光素酶的含量，這種巨噬細胞傳感器可以檢測到大小為25-50立方毫米的腫瘤，這比目前臨床上使用的基于癌癥相關蛋白質和核酸生物標記物的診斷方法更為敏感。

此外，科研人員還發現這種巨噬細胞傳感器還可以有效追蹤肌肉和肺部炎癥模型中的免疫反應，這表明這種方法還可以應用于癌癥之外的其他疾病的檢測。

原始文獻：

Sanjiv S. Gambhir et al. Engineered immune cells as highly sensitive cancer diagnostics. Nature Biotechnology (2019). DOI https://doi.org/10.1038/s41587-019-0064-8