吸口氣無創診斷有望取代癌癥組織活檢

　　重度吸煙者被認為是肺癌高風險人群，這些人通常需要接受計算機斷層掃描（CT）以檢測肺部腫瘤，但是這項檢查假陽率極高，因為它也能發現肺部的良性結節。

　　現在MIT開發了一種肺癌早期診斷新方法，尿檢與肺癌相關的蛋白質。這種無創檢測可以減少假陽性，發現更多早期患者。

　　早確診早治療對肺癌存活率非常重要，在腫瘤擴散到身體其他部位之前被發現的患者的五年生存率至少高6倍。

　　“如果你看看癌癥診斷和治療領域，就會重新認識到早期發現和預防的重要性。我們真的需要好的診斷技術，特別是我們能通過早干預攔截癌癥的時候，”MIT Koch綜合癌癥研究研究所和醫學工程與科學研究所成員Sangeeta Bhatia說。

　　Bhatia和同事發現，這種注射或吸入級納米顆粒可以偵探到小鼠體內小至2.8立方毫米的腫瘤。

　　幾年了，Bhatia實驗室一直在開發通過與蛋白酶相互作用的納米診斷技術，這些蛋白酶通過切斷細胞外基質蛋白，幫助腫瘤逃離原灶。

　　為了尋找這些蛋白酶，Bhatia創造了一種表面覆蓋多肽的納米顆粒，這些短蛋白片段是與癌癥相關的蛋白酶的靶向物。當納米顆粒的多肽在腫瘤部位被切割，它們就會釋放出能在尿液樣本中檢測到的生物標記物。

　　除了肺癌，她的實驗室還開發了結腸癌和卵巢癌的傳感器。“在美國，每年約15萬人死于肺癌，CT陽性的患者通常要接受活檢或其他侵入性檢查，”Bhatia說。“在某些情況下，手術可能會導致并發癥，因此無創的隨到隨檢測試可能有助于確定哪些患者真正需要活檢。”

　　“CT掃描是個很好的工具，但它的問題是它掃過的‘肺癌’大約95%不是癌癥，你不得不對太多呈陽性的患者進行活檢，”她說。

　　為了定制這個肺癌傳感器，研究人員分析了“癌癥基因組圖譜（Cancer Genome Atlas）”，并確定了肺癌中富含的蛋白酶，然后創造了一個由14個可以與這些酶相互作用的多肽包被的納米顆粒集合。

　　隨后，他們在兩種不同類型的癌癥小鼠模型上測試了這些傳感器，為了防止來自其他器官或血流的背景噪音，研究人員將顆粒直接注入氣道。在腫瘤生長開始后5周、7.5周和10.5周三個時間點進行診斷。為了使診斷更加準確，他們使用機器學習訓練算法來區分有腫瘤和沒有腫瘤的小鼠數據。

　　其中一個品系在5周時就能報告陽性，另一個品系最早7.5周就能檢測到尺寸僅為2.8立方毫米的腫瘤。

　　在吸煙人群中，常見的肺部嚴重是CT掃描產生如此多的假陽性的原因之一。Bhatia設想，作為一種無創診斷方法，納米顆粒傳感器有望消除活檢。為了用在人身上，他們正在研究一種可以作為干粉或通過霧化器吸入的顆粒。這些納米顆粒的另一個應用是監測肺腫瘤對藥物或免疫療法的反應。

　　她還正在研究一種可以區分病毒性肺炎和細菌性肺炎的傳感器，幫助醫生確定哪些病人需要抗生素，甚至可以為正在研發的COVID-19等核酸檢測提供補充信息。