机体内源性生物标志物（Biomarker）的敏感性和特异性对早期疾病检测至关重要。一直以来，由于有效生物标志物的缺乏，使得对疾病早期诊断以及对疾病进展的监控和治疗成为了棘手难题。

来自美国斯坦福大学医学院的Sanjiv S. Gambhir教授团队，利用生物工程技术、放射显影手段、分子影像等方法，开发了一种基于体外基因工程修饰过的细胞，植于体内的生物传感器，可以实现高敏感性的肿瘤早期诊断。

图片来源：作者Nature Biotechnology文献

科研人员将巨噬细胞在体外基因工程化，将荧光素酶（报告基因）的表达和精氨酸酶-1启动子的激活，通过分子生物学的方法，是两者融合在一起。M2型肿瘤巨噬细胞代谢物可以激活启动子，从而是基因工程细胞产生荧光素酶。

工程细胞构建成功后，科研人员将这些细胞回输到结直肠癌和乳腺癌的小鼠疾病模型中，结果发现这些巨噬细胞可以迁移到肿瘤部位，激活精氨酸酶-1的表达。科研人员可以通过活体生物发光成像以及检测血液中的荧光素酶的含量来监测肿瘤。

科研人员发现，通过检测血液中荧光素酶的含量，这种巨噬细胞传感器可以检测到大小为25-50立方毫米的肿瘤，这比目前临床上使用的基于癌症相关蛋白质和核酸生物标记物的诊断方法更为敏感。

此外，科研人员还发现这种巨噬细胞传感器还可以有效追踪肌肉和肺部炎症模型中的免疫反应，这表明这种方法还可以应用于癌症之外的其他疾病的检测。

原始文献：

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