發(fā)明測癌試紙的杰克·安德拉卡

　　

提起“測癌試紙”，或許你也聽說過。美國男孩杰克·安德拉卡關(guān)于早期胰腺癌的測試方法的發(fā)明曾震驚世界，這種方法能讓“癌癥之王”胰腺癌尚處于萌芽狀態(tài)時就發(fā)出“警報”。而在日本，也有研究小組根據(jù)日本人體質(zhì)開發(fā)出一種更高精度檢測幽門螺桿菌的稱為“癌癥試紙”的新試劑，有望幫助防治胃癌和胃潰瘍等胃病。在未來，“測癌試紙”是否真的能夠更好地幫助人類抵御病魔？我們需要來自專業(yè)領(lǐng)域的解惑。

gettyimages供圖

美國少年發(fā)明

神奇快速的“測癌試紙”

杰克·安德拉卡（Jack Andraka），1997年出生，是美國馬里蘭州克朗斯維爾市的一名中學(xué)生。他的名字早在其 15 歲時便已揚名整個醫(yī)學(xué)界，在2012年，他是英特爾科學(xué)獎獲得者，而現(xiàn)在他的身份，則是美國發(fā)明家、科學(xué)家和癌癥研究者。

據(jù)報道，杰克所獨創(chuàng)的檢測胰腺癌的新方法，是一種測試人體血液內(nèi)“間皮素（Mesothelin）”含量的方法——“間皮素”是早期胰腺癌患者的血液和尿液中常有的一種生物指標(biāo)。杰克用“間皮素”抗體和碳納米管制成一種特殊材料，然后覆蓋在普通濾紙上，做成一種“測癌試紙”。利用針對間皮素的特異抗體和具有導(dǎo)電能力的碳納米管制成一種特殊材料，附著在濾紙上；血液中如含有間皮素，則這些間皮素會與該抗體特異性結(jié)合，致使碳納米管的導(dǎo)電能力發(fā)生變化，繼而根據(jù)電信號的變化，測試人員可以計算出血液中間皮素的含量。當(dāng)測試者將一滴血液滴到這種“測癌試紙”上后，如果血液中擁有“間皮素”，那么將會和抗體結(jié)合，從而使抗體膨脹增大；如果血液中擁有的“間皮素”更多，將會使更多的抗體膨脹，從而能夠改變碳納米管的電子性能，使碳納米管的導(dǎo)電性和電子信號變得更弱，而這種改變將可以通過“測癌試紙”上的生物感應(yīng)信號顯示出來。所以測試者只需提供一滴血測試，通過試紙上的一些色調(diào)變化，就能精確測出自己血液中的“間皮素”含量程度。

杰克在約翰·霍普金斯大學(xué)中的實驗證明，他的神奇測癌方法不但完全可行，并且和現(xiàn)有醫(yī)學(xué)界流行的檢測方法相比，速度要快上168倍、價格便宜26667倍，敏感度和有效度更是高達(dá)400倍。

專家解讀

目前臨床上尚未普及“測癌試紙”

杰克·安德拉卡所研制出的“測癌試紙”實際上就是找到一個檢測血液或尿液中間皮素含量的新方法，此方法結(jié)合了物理納米管導(dǎo)電性及生物免疫學(xué)特異性，從科學(xué)檢測原理上有一定合理性，不僅測量快捷、價格便宜，而且測量敏感度及準(zhǔn)確性也比以往方法大大提升，此測量間皮素含量的方法值得肯定，但血液中是否含有其他影響碳納米管導(dǎo)電性的因子仍值得進(jìn)一步推敲。

來自中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院（附屬第二醫(yī)院）的膽胰外科主任、博士生導(dǎo)師陳汝福教授以及李國林主治醫(yī)師接受了記者的采訪。“科學(xué)家研制‘測癌試紙’的初衷是找到一種更簡單、便捷的方法識別并診斷出癌癥。”陳汝福教授表示，“將任何一種測試方法定義為‘測癌試紙’，不單要獲得檢測間皮素的方法，更重要的是明確間皮素的含量與臨床疾病的診斷是否具有相關(guān)性。”

從臨床的角度看，對于癌癥的診斷，無非是將腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞、腫瘤組織與正常組織區(qū)別開來。它們之間的差異一方面體現(xiàn)在細(xì)胞的生物特性上，比如細(xì)胞發(fā)生癌變的本質(zhì)就是細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的改變，癌基因異常表達(dá)，抑癌基因丟失或失去活性。而蛋白質(zhì)是基因的產(chǎn)物，正常細(xì)胞發(fā)生癌變，基因異常表達(dá)，對應(yīng)編碼的蛋白質(zhì)也會隨之改變。另一方面，腫瘤細(xì)胞的物理特性也會發(fā)生變化，比如細(xì)胞大小、形狀的改變，細(xì)胞結(jié)構(gòu)的改變以及細(xì)胞化學(xué)物質(zhì)的改變。“由于缺乏特異性及敏感性，目前臨床上尚未出現(xiàn)對此種試紙的普及和試驗。另外，還需要將其與腫瘤已有的標(biāo)記物進(jìn)行比較，從而得出此種試紙作為診斷手段是否有優(yōu)越性或互補(bǔ)性，以決定其應(yīng)用價值。”陳汝福說道。

試紙在實際應(yīng)用中的診斷價值尚有爭議

對癌癥的辨識并非是一項一蹴而就的“任務(wù)”，在實際應(yīng)用中，對于腫瘤的診斷重要的是找到腫瘤的特異性標(biāo)志物，特別是早期腫瘤的特異性標(biāo)志物。例如對早期胰腺癌的診斷，重要的不是找到如何更快捷的檢測間皮素的含量，而是找到一種能將特異性差異表達(dá)于早期胰腺癌中的標(biāo)志物，這是一個艱巨但是富有意義的科學(xué)研究方向。李國林告訴記者，就現(xiàn)在的研究成果，對于“測癌試紙”均只是證實其檢測的便捷性及高效性，但是對于腫瘤的診斷只能是在一定程度上起到提示作用，也無法用于腫瘤的篩查，更無法取代腫瘤診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”——病理學(xué)診斷。“測試不同腫瘤類型由于‘測癌試紙’檢測的成分單一，就間皮素型‘測癌試紙’來說，因間皮素對于不同癌癥的診斷提示不一致，必然會導(dǎo)致其用于不同癌癥上的準(zhǔn)確率不一致。”他解釋道，“原因是不同腫瘤中間皮素的表達(dá)差異程度與正常患者不一致，而試紙只能檢測到間皮素含量的變化，腫瘤普遍存在異質(zhì)性及生物學(xué)行為多樣復(fù)雜，尚未研究發(fā)現(xiàn)單一一個生物學(xué)指標(biāo)可以決定腫瘤的性質(zhì)或分期。”

李國林主治醫(yī)師表示，就這種試紙的制作及應(yīng)用原理，其診斷價值有限，在胰腺癌中尚存在診斷價值爭議，而在卵巢癌及間皮瘤中的診斷價值研究較多，但是關(guān)于間皮素在不同腫瘤中診斷價值的對比尚未有研究報道，因此無法準(zhǔn)確判斷其在何種腫瘤中準(zhǔn)確率最高。

未來方向

鑒定出早期腫瘤的特異性標(biāo)志物

腫瘤與正常之間的差異，很大程度上體現(xiàn)在細(xì)胞的生物特性上。腫瘤細(xì)胞在基因組序列、基因表達(dá)及蛋白質(zhì)翻譯上與正常細(xì)胞都有很大變化。針對于生物特性物質(zhì)的改變，通過進(jìn)行大樣本的全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）、轉(zhuǎn)錄組測序、蛋白組學(xué)檢測等，獲取大數(shù)據(jù)后，進(jìn)一步運用聚類分析、深度學(xué)習(xí)算法等尋找正常樣本與癌癥樣本的本質(zhì)性差異，最終有望診斷腫瘤。

腫瘤診斷是治療腫瘤的重中之重，特別對于胰腺癌的診治，80%的胰腺癌患者在確診時已經(jīng)失去根治性手術(shù)的機(jī)會，早期診斷胰腺癌能大大改善患者的預(yù)后。李國林主治醫(yī)師表示，對于胰腺癌的“測癌試紙”這一科學(xué)領(lǐng)域除了報道中的未成熟的間皮素試紙，尚未報道新的議題或正在展開的議題。未來研究仍然著重于鑒定出早期腫瘤的特異性標(biāo)志物，然后再通過“測癌試紙”簡化測定方法及降低成本。

“腫瘤的產(chǎn)生是一個長時間、多過程、多因素參與的生物學(xué)行為，對每一個人，我們能做到的就是養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，不抽煙、不喝酒，不暴飲暴食，積極鍛煉，保持積極樂觀的心態(tài)。”他說，“腫瘤的診治關(guān)鍵在于早期診斷以及早期治療，定期的體檢尤為重要，尤其對于有相關(guān)高危因素如腫瘤家族史、慢性胰腺炎、糖尿病（特別是2~5年內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的糖尿病）等患者更應(yīng)該對胰腺疾病進(jìn)行相關(guān)的篩查。”

 

更多精彩！歡迎關(guān)注“科普中國-科技前沿大師談”官方微信（kjqydst）。

 

 

測癌試紙：未來的探測“神器”?

圖文簡介

在未來，“測癌試紙”是否真的能夠更好地幫助人類抵御病魔？我們需要來自專業(yè)領(lǐng)域的解惑。