Hvad er Googles cancer nanodetector egentlig?

Sidste uge, Amerikanske tech -giganter Google lavede et stænk i medierne, annoncerer planer om at udvikle nye 'sygdomsdetekterende magnetiske nanopartikler'. Dette var næsten universelt velkommen - trods alt at forsøge at opdage sygdomme tidligere er noget, der er i fokus for mange forskningsorganisationer, inklusive vores.

Men da vi forsøgte at grave dybere i detaljerne bag historien, tingene forblev temmelig lette på den faktiske kontekst og detaljer. Så vi talte med professor Duncan Graham-en britisk nanovidenskabsmand fra University of Strathclyde og ekspertrådgiver for Cancer Research UK-for at få sit bud på meddelelsen.

Hvad er en nanopartikel?

"Den tekniske definition er, at en nanopartikel er et objekt, der er mindre end 100 nanometer bredt langs en af ​​dets kanter, "Professor Graham fortalte os. Et nanometer er en tusindedel af en tusindedel af en millimeter. Med andre ord, det er lillebitte.

I den skala, ting opfører sig anderledes. "Du får en anden biologi, kemi og fysik, end du gør med større ting. Og det er virkelig attraktivt for forskere. "

"Nanopartikler kan være lavet af alt - de kan være metalliske, økologisk, eller uorganisk, og de findes i forskellige former og størrelser, " han sagde.

Som et resultat har de en række forskellige oprindelser. Nogle forekommer naturligt - for eksempel i sod - mens andre kan laves i laboratoriet, nogle gange fra komplekse biologiske molekyler.

Er de nye?

"Ingen, "siger Graham." Nanopartikler har eksisteret i århundreder. Antik kunst har brugt nanopartikler. De er i farvede ruder. Lycurgus Cup i British Museum ser så magisk ud, fordi den er lavet af glas, der indeholder guld nanopartikler.

"Og mere med det samme, de bruges allerede i medicinske detektorer - f.eks. graviditetstestene, du køber håndkøb, bruger guldnanopartikler fastgjort til antistoffer. De er virkelig ikke noget nyt, selvom de er utroligt interessante for forskere. "

En anden allestedsnærværende anvendelse er i antimikrobielle produkter, som kan indeholde suspensioner af nanopartikler i sølv (men drik dem ikke - du bliver blå).

Hvorfor er de gode til medicinsk afsløring?

"Nanopartikler har et ekstremt højt overfladeareal i forhold til deres volumen. Det betyder, at de kan bære mange" ting "på deres overflade - proteiner fra blod, for eksempel. Og det betyder, at de er gode til at opdage ting, fordi de virkelig kan øge et signal "

For eksempel, et protein, der er relativt sparsomt i blodet - og derfor svært at måle - kan samle sig på nogle nanopartikler i mængder, der er store nok til at detektere. Men hvordan fungerer dette i praksis?

"Det er svært at give et enkelt svar på, "siger Graham." Der er en forvirrende mængde ændringer, som forskere rundt om i verden tilføjer til overfladen af ​​nanopartikler. Du kan vedhæfte biomolekyler som proteiner eller DNA til dem, og få dem til at ændre egenskaber, så de producerer optiske, magnetiske eller elektrokemiske signaler. Der er mange applikationer, fordi der er så meget kemi, du kan lave på deres overflade. "

Så hvad laver Google?

Professor Graham er noget forvirret over det seneste mediehub. "Det har været ret udfordrende at finde ud af, hvad Google egentlig planlægger, bortset fra at få megen omtale i medierne, " han siger.

"Der er ingen konkrete forslag, ingen peer-reviewede referencer, ingen forskningsstrategi - alle de ting, som vi i videnskabssamfundet normalt tager som givet. "Men så er de Google, han siger. De gør tingene anderledes.

"Den måde, traditionel videnskab fungerer på, er at kortlægge alle mulige risici, demonstrer, at du har stået for dem, og bed derefter om finansiering baseret på din robuste, godt diskuterede ideer. Google gør det modsatte - de siger 'vi vil komme hertil, vi bekymrer os om detaljerne senere '.

"En ting mine kolleger og jeg-som også er relativt skeptiske over for dette-lagde mærke til var, at de har samlet et temmelig kraftfuldt team, der alle har fremragende track records. Så der er nok noget spændende i støbeskeen-dets faktisk en forfriskende tilgang, men meget anderledes end, hvordan man traditionelt ville udvikle en diagnostik. "

Google har ligeledes været uklar omkring den nøjagtige form for nanoteknologi, de har til formål at bruge, Graham påpeger:"På et teknisk plan, de taler om magnetiske partikler, så du ville antage, at det ville være noget lavet af jern eller kobolt - selvom dette er ren spekulation. "

Hvordan passer alt dette ind i det bredere område inden for nanoteknologi og diagnostik?

Det handler ikke kun om Google, siger Graham. "Det er værd at påpege, at Google langt fra er det eneste show i byen. Der er masser af forskellige forskergrupper, der undersøger, hvad der samlet kaldes 'biosensing' - løbende overvågning af, hvad din krop gør i håb om at få øje på problemer tidligt".

Der er to hovedmåder, forskere forsøger at gøre dette på, siger han-enten ved hjælp af optisk (lysbaseret) detektion-hvor nanopartikler bruges til enten at udsende lys direkte eller ændre de optiske egenskaber i deres omgivelser-eller magnetiske systemer.

"En af de bedste mennesker på dette område, hvad angår kræft, er en fyr, der hedder Sanjiv Gambhir ved Stanford University i USA. Hans team laver nogle virkelig interessante ting med hensyn til billeddannelse ved hjælp af nanopartikler, "siger Graham.

(Edit:det ser ud til, ifølge denne artikel i Wired, at Gambhir oprindeligt rådgav Google om nanoteknologi).

Hvad er de aktuelle udfordringer for nanodetektorer?

Efter professor Grahams opfattelse, der er "to alvorlige forhindringer" for nanoteknologer at overvinde, før partikelbaseret biosensering bliver en realitet:

"Det første er, at når du putter nanopartikler ind i kroppen, de har en tendens til at blive fjernet fra kroppen i urinen via nyrerne. Så for Googles biomonitor, de skal finde ud af, hvordan de kan holde partiklerne i kroppen, hvis deres system løbende skal kunne overvåge dit helbred.

"Men så løber du ind i problem nummer to-kendt som 'bio-fouling'. Det er her tilfældigt, ikke-specifikke molekyler holder sig til nanopartiklerne og tilstopper dem eller deaktiverer dem. "

"Det vigtigste at understrege er, at der er så meget forskning, der skal laves, før vi kan sige 'dette er en sygdomsspecifik diagnostik', "siger Graham.

Og, selvfølgelig, enhver biosensor skal være nøjagtig. "Du skal kende tallene. Er det 100% korrekt? 90%? Hvad er acceptabelt? Hvad er den falsk-positive rate? Eller, værre, falske negativer? Og for ikke at nævne alle de lovgivningsmæssige og etiske forhindringer for at komme forbi, når du først har klaret det hele ... "

"Jeg ville også bekymre mig om, hvordan disse ting nogensinde bliver brugt", siger Graham. "Vi skal være meget forsigtige, når vi bruger ordet 'diagnosticere' - dets læger, ikke instrumenter, der faktisk diagnosticerer patienter. Et instrument kan kun nogensinde fremhæve et sæt betingelser for en kliniker - det vil altid være lægen, der ringer til, om nogen har en sygdom. "

"Der er selvfølgelig et bredere problem her. Hvilket værktøj har de oplysninger, du producerer, egentlig? Hvis jeg har en gadget på, der pludselig fortæller mig, at jeg har en form for hjernekræft, der er uhelbredelig, hvilken praktisk brug har det for mig? Hvordan har det hjulpet mit liv? "

Hvem ejer dataene?

"Det er noget, Google virkelig synes at have lagt sig i deres meddelelse. Vi behøver ikke dvæle for meget ved det, men der har været meget i pressen i det sidste år om, hvem der har adgang til Googles data, og under hvilke omstændigheder, "siger Graham, refererer til rapporter om, at statslige organer får adgang til brugerdata fra tech -virksomheder som Google og Facebook.

Er der andre anvendelser af nanoteknologi inden for kræft?

Det handler selvfølgelig ikke kun om diagnostik. Der er andre måder nanoteknologi udforskes af kræftforskere.

"Det andet store fokus for nanotek i kræft er at levere behandlinger, "siger Graham." Dette er et felt, der er i sin begyndelse - masser af grundforskning i dyr, noget af det lovende, men meget af det plagede med små tal og mindre end robuste statistiske analyser.

"En gruppe, der har fanget mit øje, er et amerikansk firma ved navn Nanospectra. De har udviklet en teknologi, der bruger guldpartikler, som rejser til en svulst, og derefter blive opvarmet af en lysstråle for at ødelægge kræftcellerne. Dette har nu nået så langt som menneskelige forsøg med kræft i hoved og hals og lungekræft ... det bliver utroligt spændende at se, hvad denne tilgang giver. Det er dejligt at se, at det faktisk bliver gjort. "

Professor Grahams 'take-home' besked er, at det er en fejl at se Google som den eneste organisation, der fokuserer på nanoteknologi til at opdage sygdom-det er en levende, aktivt felt med et utroligt potentiale, men stadig i sine tidlige dage.

"Der var et par hævede øjenbryn i sidste uge, da nyheden brød ud - det virkede mere let end varme i betragtning af mængden af ​​tilgængelig information. Men det er en interessant tilgang, og med deres økonomiske indflydelse vil det utvivlsomt tage feltet et nyt sted. "