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测癌试纸

提起“测癌试纸”,或许你也听说过。美国男孩杰克·安德拉卡关于早期胰腺癌的测试方法的发明曾震惊世界,这种方法能让“癌症之王”胰腺癌尚处于萌芽状态时就发出“警报”。而在日本,也有研究小组根据日本人体质开发出一种更高精度检测幽门螺杆菌的称为“癌症试纸”的新试剂,有望帮助防治胃癌和胃溃疡等胃病。在未来,“测癌试纸”是否真的能够更好地帮助人类抵御病魔?我们需要来自专业领域的解惑。

美国少年发明神奇快速的“测癌试纸”

杰克·安德拉卡(Jack Andraka),1997年出生,是美国马里兰州克朗斯维尔市的一名中学生。他的名字早在其 15岁时便已扬名整个医学界,在2012年,他是英特尔科学奖获得者,而现在他的身份,则是美国发明家、科学家和癌症研究者。

据报道,杰克所独创的检测胰腺癌的新方法,是一种测试人体血液内“间皮素(Mesothelin)”含量的方法——“间皮素”是早期胰腺癌患者的血液和尿液中常有的一种生物指标。杰克用“间皮素”抗体和碳纳米管制成一种特殊材料,然后覆盖在普通滤纸上,做成一种“测癌试纸”。利用针对间皮素的特异抗体和具有导电能力的碳纳米管制成一种特殊材料,附着在滤纸上;血液中如含有间皮素,则这些间皮素会与该抗体特异性结合,致使碳纳米管的导电能力发生变化,继而根据电信号的变化,测试人员可以计算出血液中间皮素的含量。当测试者将一滴血液滴到这种“测癌试纸”上后,如果血液中拥有“间皮素”,那么将会和抗体结合,从而使抗体膨胀增大;如果血液中拥有的“间皮素”更多,将会使更多的抗体膨胀,从而能够改变碳纳米管的电子性能,使碳纳米管的导电性和电子信号变得更弱,而这种改变将可以通过“测癌试纸”上的生物感应信号显示出来。所以测试者只需提供一滴血测试,通过试纸上的一些色调变化,就能精确测出自己血液中的“间皮素”含量程度。

杰克在约翰·霍普金斯大学中的实验证明,他的神奇测癌方法不但完全可行,并且和现有医学界流行的检测方法相比,速度要快上168倍、价格便宜26667倍,敏感度和有效度更是高达400倍。

专家解读:目前临床上尚未普及“测癌试纸”

杰克·安德拉卡所研制出的“测癌试纸”实际上就是找到一个检测血液或尿液中间皮素含量的新方法,此方法结合了物理纳米管导电性及生物免疫学特异性,从科学检测原理上有一定合理性,不仅测量快捷、价格便宜,而且测量敏感度及准确性也比以往方法大大提升,此测量间皮素含量的方法值得肯定,但血液中是否含有其他影响碳纳米管导电性的因子仍值得进一步推敲。

来自中山大学孙逸仙纪念医院(附属第二医院)的胆胰外科主任、博士生导师陈汝福教授以及李国林主治医师接受了记者的采访。“科学家研制‘测癌试纸’的初衷是找到一种更简单、便捷的方法识别并诊断出癌症。”陈汝福教授表示,“将任何一种测试方法定义为‘测癌试纸’,不单要获得检测间皮素的方法,更重要的是明确间皮素的含量与临床疾病的诊断是否具有相关性。”

从临床的角度看,对于癌症的诊断,无非是将肿瘤细胞与正常细胞、肿瘤组织与正常组织区别开来。它们之间的差异一方面体现在细胞的生物特性上,比如细胞发生癌变的本质就是细胞内遗传物质的改变,癌基因异常表达,抑癌基因丢失或失去活性。而蛋白质是基因的产物,正常细胞发生癌变,基因异常表达,对应编码的蛋白质也会随之改变。另一方面,肿瘤细胞的物理特性也会发生变化,比如细胞大小、形状的改变,细胞结构的改变以及细胞化学物质的改变。“由于缺乏特异性及敏感性,目前临床上尚未出现对此种试纸的普及和试验。另外,还需要将其与肿瘤已有的标记物进行比较,从而得出此种试纸作为诊断手段是否有优越性或互补性,以决定其应用价值。”陈汝福说道。

试纸在实际应用中的诊断价值尚有争议

对癌症的辨识并非是一项一蹴而就的“任务”,在实际应用中,对于肿瘤的诊断重要的是找到肿瘤的特异性标志物,特别是早期肿瘤的特异性标志物。例如对早期胰腺癌的诊断,重要的不是找到如何更快捷的检测间皮素的含量,而是找到一种能将特异性差异表达于早期胰腺癌中的标志物,这是一个艰巨但是富有意义的科学研究方向。李国林告诉记者,就现在的研究成果,对于“测癌试纸”均只是证实其检测的便捷性及高效性,但是对于肿瘤的诊断只能是在一定程度上起到提示作用,也无法用于肿瘤的筛查,更无法取代肿瘤诊断的“金标准”——病理学诊断。“测试不同肿瘤类型由于‘测癌试纸’检测的成分单一,就间皮素型‘测癌试纸’来说,因间皮素对于不同癌症的诊断提示不一致,必然会导致其用于不同癌症上的准确率不一致。”他解释道,“原因是不同肿瘤中间皮素的表达差异程度与正常患者不一致,而试纸只能检测到间皮素含量的变化,肿瘤普遍存在异质性及生物学行为多样复杂,尚未研究发现单一一个生物学指标可以决定肿瘤的性质或分期。”

李国林主治医师表示,就这种试纸的制作及应用原理,其诊断价值有限,在胰腺癌中尚存在诊断价值争议,而在卵巢癌及间皮瘤中的诊断价值研究较多,但是关于间皮素在不同肿瘤中诊断价值的对比尚未有研究报道,因此无法准确判断其在何种肿瘤中准确率蕞高。

未来方向:鉴定出早期肿瘤的特异性标志物

肿瘤与正常之间的差异,很大程度上体现在细胞的生物特性上。肿瘤细胞在基因组序列、基因表达及蛋白质翻译上与正常细胞都有很大变化。针对于生物特性物质的改变,通过进行大样本的全基因组关联分析(GWAS)、转录组测序、蛋白组学检测等,获取大数据后,进一步运用聚类分析、深度学习算法等寻找正常样本与癌症样本的本质性差异,蕞终有望诊断肿瘤。

肿瘤诊断是治疗肿瘤的重中之重,特别对于胰腺癌的诊治,80%的胰腺癌患者在确诊时已经失去根治性手术的机会,早期诊断胰腺癌能大大改善患者的预后。李国林主治医师表示,对于胰腺癌的“测癌试纸”这一科学领域除了报道中的未成熟的间皮素试纸,尚未报道新的议题或正在展开的议题。未来研究仍然着重于鉴定出早期肿瘤的特异性标志物,然后再通过“测癌试纸”简化测定方法及降低成本。

“肿瘤的产生是一个长时间、多过程、多因素参与的生物学行为,对每一个人,我们能做到的就是养成良好的生活习惯,不抽烟、不喝酒,不暴饮暴食,积极锻炼,保持积极乐观的心态。”他说,“肿瘤的诊治关键在于早期诊断以及早期治疗,定期的体检尤为重要,尤其对于有相关高危因素如肿瘤家族史、慢性胰腺炎、糖尿病(特别是2~5年内新发现的糖尿病)等患者更应该对胰腺疾病进行相关的筛查。”

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