全新肺癌检测方法:吸入纳米粒子后进行尿液化验即可准确诊断
麻省理工学院的科学家们开发出了一种更简便的肺癌诊断方法--吸入一些辅助用纳米粒子,然后在一根棍子上小便即可。肺癌通常是通过 CT 扫描来诊断的,但这种方法很不舒服,而且假阳性率很高。此外,CT 扫描仪又大又贵,因此并非所有医院或医疗机构都能提供,尤其是在低收入地区。
不过,麻省理工学院一个团队的新诊断工具可能会让事情变得更简单。患者只需从雾化器或哮喘吸入器等小型设备中吸入一些纳米粒子,然后像验孕一样在纸质试纸上小便。
这一切的背后有一个有趣的机制。纳米粒子含有 DNA"条形码",旨在与肿瘤中过度活跃的某些酶(称为蛋白酶)相互作用。如果病人的肺部存在这些蛋白酶,它们就会剪下一点 DNA 条形码,然后将其留在尿液中。纸质试纸就能检测到这些松动的条形码,从而得出肺癌阳性结果。
研究人员在经过基因工程改造的小鼠身上测试了这种技术,这些小鼠患上了类似人类的肺癌。在肿瘤开始形成约7.5周后(与人类癌症1期或2期相关),研究人员进行了诊断测试。
在最初的实验中,研究小组寻找了20种不同的生物标志物,但在使用算法找出最佳组合后,他们将范围缩小到了4种。这种更易管理的组合正是试纸所寻找的。
几年来,研究人员一直在利用这种机制开发癌症尿检试纸,但这项新工作增加了一些改进。首先,以前的版本需要将纳米粒子注射到血液中,而可吸入的版本创伤更小,更容易在世界各地储存和使用。
另一个主要优势来自过程的另一端。以前,人们使用质谱法分析尿液样本,以找到 DNA 条形码,但这需要笨重的设备,而且并非随时都能使用。这次,他们开发了一种横向流动检测法来检测生物标志物--这与廉价、常见的妊娠或 COVID-19 检测背后的基本技术相同。
这项研究的资深作者桑吉塔-巴蒂亚(Sangeeta Bhatia)说:"我们确实在推动这种检测方法在低资源环境下的护理点可用性,因此我们的想法是不做任何样本处理,不做任何扩增,只需将样本直接放在试纸上,20 分钟内就能读出结果。我们的想法是,你来之后就能得到是否需要进行后续检测的答案,我们可以将早期病变的患者纳入系统,让他们接受治疗性手术或获得救命的药物。"
在此之前,研究小组现在计划用人体活检样本对传感器面板进行测试,以检查其检测人体癌症的能力,最终再进行临床试验。
这项研究发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。