蛋白质是生命的基石，蛋白质水平的变化可以表明健康状况的改善或即将发生的疾病，包括炎症的迹象。虽然蛋白质水平可以通过定期的血液或尿液测试来测量，但要找到测量方法一直是一项艰巨的挑战ntinuously莫实时监测人体内的Nitor蛋白水平。

　　现在，在陈·扎克伯格倡议的支持下，芝加哥陈·扎克伯格生物中心的一组生物工程师和西北大学在这一努力中提出了一个重要的里程碑：在活体动物的皮肤下植入传感器，跟踪这些变化发生时蛋白质的变化。在2024年12月5日发表在《科学》杂志上的概念验证测试中，这项新技术准确、灵敏地测量了糖尿病大鼠炎症的蛋白质生物标志物。

　　这项工作是深入了解炎症的重要一步，炎症是人体中最复杂、最重要的现象之一。据估计，所有死亡中有50%归因于炎症相关疾病，包括癌症和心脏病。这项新技术为未来监测、追踪甚至预防个人炎症的工具奠定了基础。这种能力可能会从根本上改变炎症相关疾病的治疗，类似于连续血糖监测仪通过改善患者预后和降低总体医疗成本，彻底改变了糖尿病的治疗。

　　“这是一种全新的能力——能够实时观察炎症，”资深作者莎娜·凯利说，她是芝加哥CZ生物中心的总裁，也是西北大学化学和生物工程教授。“我们希望有一天这项技术能使许多人受益，并为预防晚期疾病提供一种手段。”

　　当芝加哥CZ生物中心于2023年成立时，该团队设定了将生物电子传感器嵌入组织以监测炎症的目标。要做到这一点，研究小组首先需要一种方法来测量蛋白质细胞因子的水平，蛋白质细胞因子是免疫系统产生的化学信使，与细胞结合诱导炎症。

　　但是有一个问题。虽然有许多传感器可以连续检测小分子，如葡萄糖或电解质，但蛋白质传感器-比小分子更大更复杂-已被证明更具挑战性。为了检测生物液体中的蛋白质，科学家们依靠与蛋白质紧密结合的分子或蛋白质将它们从液体中拉出来。然而，这种类似尼龙搭扣的附着非常牢固，以至于受体可以保持20多个小时，这使得测量蛋白质水平的实时波动变得不可能。

　　凯利说：“我们认识到这个基本障碍，并提出了一个想法，也许我们可以把蛋白质从传感器上抖下来。”“我们第一次尝试的时候，效果非常好。”

　　该团队开发了纳米级传感器，看起来像一排排球状钟摆，每个钟摆都由一根DNA链组成，末端有一段较大的DNA片段，用于结合所需的蛋白质。这些粘性钟摆“捕获”目标蛋白质，然后来回摇动，将这些蛋白质甩掉，并在一分钟内捕获其他蛋白质。

　　接下来，研究小组设计了一种可植入的微型装置，将传感器嵌入一根细微针中，细微针只有三根头发那么宽，类似于糖尿病患者用来跟踪血糖的连续血糖监测仪中的微针。科学家们将该装置植入糖尿病大鼠的皮肤中。糖尿病和炎症密切相关，糖尿病的许多并发症都是由炎症引起的。

　　传感器成功地测量了大鼠皮肤下液体中两种细胞因子蛋白（炎症标志物）的浓度变化。当大鼠禁食且血糖水平得到控制时，传感器检测到细胞因子水平下降。相反，当给老鼠注射一种刺激免疫系统的物质时，传感器记录到炎症细胞因子水平迅速上升。

　　目前，凯利和陈扎克伯格芝加哥生物中心团队正在使用传感器研究不同条件下大鼠的炎症，并将传感器纳入各种炎症组织模型。通过在组织中嵌入数千个传感器和采样探针，Biohub的科学家、工程师、技术专家和医生组成的合作团队正致力于实时监测免疫细胞的活动，旨在找到方法，使免疫系统远离导致炎症性疾病的“临界点”。

　　最终目标是找到一种将这项技术用于人类健康跟踪的方法。如果研究人员能够更深入地了解和实时监测人体的炎症，他们可能能够在未来干预甚至预防炎症相关疾病，从而极大地改变医疗保健并挽救生命。

　　凯利说：“就像连续血糖监测开启了实时监测糖尿病患者的能力一样，这也有同样的潜力，可以让我们监测甚至预防许多疾病。”“对于炎症，你可以通过控制它来为自己的健康做些什么。”

　　CZ Biohub芝加哥公司的使命是建立技术，对人体组织内的生物过程进行精确的分子水平测量，这项工作代表了该公司向前迈出的重要一步。这些初步结果是CZ生物中心网络科学研究合作模式的直接结果。芝加哥CZ生物中心是陈-扎克伯格生物中心网络的四个研究所之一。