基于光遺傳工程化細胞的石墨烯晶體管用于實時抗腫瘤藥物的藥效評估
近日，中國科學院沈陽自動化研究所在生物融合傳感領域取得新進展，提出了一種基于光遺傳工程化細胞和石墨烯晶體管的快速、有效的體外抗腫瘤藥效評估方法，建立了定性與定量評估指標，揭示了晶體管的漏源電壓對于評估效果的關鍵影響。研究成果發表在中科院一區Top期刊Sensors and Actuators B: Chemical。
近年來，惡性腫瘤的高發病率和死亡率使其成為全世界范圍內嚴重的公共衛生問題?；熥鳛樽畛Ｒ姷哪[瘤治療方法可以有效延長患者的壽命，同時也對有效和高效的化療藥物藥效評估提出了新的要求。體外基于細胞的藥效評估是一種重要的藥效評估方法，也是新藥研發的關鍵步驟之一，但是當前基于電生理和光學手段的體外藥效評估方法由于侵入性、試劑依賴性以及僅限端點檢測等諸多缺點被限制了其實際應用。
為此，依托于中國科學院沈陽自動化研究所的機器人學國家重點實驗室微納米自動化團隊提出了一種新的基于細胞的體外藥效評估方法?？蒲腥藛T將光遺傳工程化細胞與石墨烯晶體管結合構建了新型的生物融合傳感器件，其中光遺傳工程化細胞作為石墨烯晶體管的生物柵極，光誘導的細胞內外電位差的變化量作為柵極電壓調控晶體管的輸出電流。實驗結果表明，晶體管的光誘導輸出電流增量隨光強變化的曲線可以作為評估藥物作用效果的定性指標，該曲線的整體幅值隨藥物劑量增加或作用時間增長顯著降低。該曲線經對數擬合后，擬合參數之一可以作為定量指標，指標的數值越小代表藥物作用越顯著。實驗結果還表明，由于部分石墨烯晶體管獨特的四分區輸出特性，該方法在較低的漏源電壓下具有更好的藥物評估性能。該方法避免了復雜的電生理測量和對化學試劑的依賴，實現了簡單、免標記和定量化的實時藥效評估和監測，并將細胞的光遺傳學工程推向了新的應用。
該研究得到了國家科技部重點研發計劃、自然科學基金、中國科學院前沿科學重點研究項目的大力支持。
