小型植入式设备可以感知和治疗癌症

该机构宣布，包括西北大学科学家在内的多机构研究团队已从健康高级研究计划局(ARPA-H)获得4500万美元，用于快速开发首个同类植入物感知和治疗癌症。

ARPA-H成立于2022年，是一家新的联邦资助机构，支持“有可能改变整个医学和健康领域”的研究。西北大学的项目是ARPA-H首次公开广泛机构公告研究提案征集资助的第二个项目。

这笔资金将支持为期五年半的努力，开发和测试一种能够感知与癌症相关的炎症标记物，然后自动提供免疫治疗的设备。这种小型植入物直径仅为1厘米，可容纳活的工程细胞，在需要时合成并提供治疗。

在头四年中，研究人员将在小型和大型动物模型上开发和测试该技术。第四年，研究人员将开始人体临床试验，从复发性卵巢癌患者开始。

最终目标是开发一种设备来提供针对个体癌症患者的个性化治疗。

“从临床角度来看，这可能是一种改变游戏规则的癌症治疗方法，”西北大学的乔纳森·里夫奈(JonathanRivnay)说，他是该项目的联合首席研究员，负责设备开发。

“它是个性化的、多模式的，可以改善获得护理的机会。这种基于调控的细胞疗法的概念对于其他医学领域来说也令人兴奋，这个项目使我们能够开发使其成为现实所需的组件工具箱。”

Rivnay是西北大学麦考密克工程学院生物医学工程和材料科学与工程教授。西北大学化学和生物医学工程NeenaB.Schwartz教授ShanaKelley将开发新的传感器化学物质并评估传感器性能。

Kelley曾在麦考密克大学、温伯格艺术与科学学院和西北大学范伯格医学院任职，并且是西北大学罗伯特·H·卢里综合癌症中心癌症与物理科学项目的联合负责人。

Rivnay的实验室致力于生物电子学和合成生物学的前沿，开发出软质、生物相容性电子产品，配备活体工程细胞，可以合成和提供治疗性生物分子。

作为这项工作的一部分，Rivnay还领导了国防高级研究计划局(DARPA)资助的项目，开发一种完全植入式设备来控制人体的睡眠-觉醒周期。

现在，他加入了一个由合成生物学、材料科学、免疫学、肿瘤学、电气工程和人工智能领域的工程师、医生和多学科专家组成的团队，开发一种类似的癌症治疗方法。

研究人员表示，该植入物可以显着改善卵巢癌、胰腺癌和其他难治性癌症患者的免疫治疗结果，有可能将美国癌症相关死亡人数减少50%。

莱斯大学生物工程师奥米德·维塞(OmidVeiseh)表示：“我们不会将患者束缚在医院病床、静脉输液袋和外部监视器上，而是使用微创手术植入一个小型设备，持续监测他们的癌症并实时调整他们的免疫治疗剂量。”ARPA-H合作协议的首席研究员。

“这种‘闭环疗法’已用于治疗糖尿病，其中你有一个不断与胰岛素泵对话的血糖监测仪。但对于癌症免疫疗法来说，这是革命性的。”

该项目最大的挑战之一是克服人体内不适合电子产品的恶劣环境。身体不仅不断移动，而且还充满可能腐蚀植入物的液体。里夫奈将与凯利合作，探索跨越这一障碍的方法。

“在体内复杂的环境中进行传感是一项众所周知的、具有挑战性的任务，”里夫奈说。

“西北大学领导的努力将应对这些挑战，目标是稳定、持续地监测生化信号，从而提供癌症进展和治疗的实时读数，而不是当前实践中更常见的稀疏快照。”

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