PNAS开发新型癌症试纸诊断技术

　　

生物通报道  近年来发展中国家的癌症发病率急剧攀升，目前占据了全世界70%的癌症死亡率。早期检测证实可以改善预后，但发达国家所采用的一些筛查方法，例如乳房X光检查和结肠镜检查术，因太过昂贵而无法应用于具有很少医疗设施的环境中。

为了缩小这一差距，麻省理工学院的工程师们开发了一种简单、廉价的试纸检测，有可能提高诊断率帮助人们及早得到治疗。这一诊断方法的作用原理很像妊娠检测，其基于尿液样本，可在几分钟内揭示个体是否罹患癌症。这种方法已帮助检测了一些传染病，新技术采用相同的策略实现了对非传染性疾病的检测。

由麻绳理工学院教授、霍华德休斯医学研究所研究员Sangeeta Bhatia开发的这项新技术依赖于一些纳米颗粒，它们与称作为蛋白酶的肿瘤蛋白相互作用，每个纳米粒子可触发释放数百的生物标记物，随后在患者的尿液中就可以轻易地检测到这些生物标记物。这项研究发表在2月24日的《美国科学院院刊》（PNAS）上。

Bhatia说：“当我们发明这类新的合成生物标记物时，我们利用了一种高度专用的仪器来进行分析。我们认为对于发展中世界而言，能够将其改良为无需任何专用设备，可在乡村环境下对未经处理的样本进行操作的一种试纸检测，将会是令人兴奋的。简单的读出数据可在手机上通过图片传送至远程看护者处。”

放大癌症信号

2012年，Bhatia和同事们引入了一种合成生物标记物技术概念，来放大来自自身难以被检测出来的肿瘤蛋白的信号。这些称之为基质金属蛋白酶(MMPs)的蛋白质，通过降解细胞外基质蛋白，帮助了癌细胞脱离它们的原位点。

麻省理工学院开发的这些纳米颗粒覆盖着一些不同的MMPs靶向的短蛋白质片段（肽）。这些颗粒聚集在肿瘤位点，在那里MMPs切割数以百计的肽，这些肽在肾脏中累计并从尿液中排出。

这一技术的原始版本是采用质谱仪来检测这些肽。然而在发展中国家不容易获得这些设备，因此研究人员改良了这些颗粒，采用一种测流检测方法（同一技术用于妊娠试验中）可以在试纸上其进行分析。

在小鼠试验中，研究人员可以准确地鉴别出结肠肿瘤以及血液凝块。Bhatia说这些测试是向着开发出某一天可应用于人类患者的诊断设备迈出的第一步。

她说：“这是一个新的想法，不依赖于身体提供给你的物质而是生成一种排泄生物标记物。为了证实这将是一种有用的诊断方法，下一步就是在患者群体中对其进行测试。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Point-of-care diagnostics for noncommunicable diseases using synthetic urinary biomarkers and paper microfluidics

With noncommunicable diseases (NCDs) now constituting the majority of global mortality, there is a growing need for low-cost, noninvasive methods to diagnose and treat this class of diseases, especially in resource-limited settings. Molecular biomarkers combined with low-cost point-of-care assays constitute a potential solution for diagnosing NCDs, but the dearth of naturally occurring, predictive markers limits this approach. Here, we describe the design of exogenous agents that serve as synthetic biomarkers for NCDs by producing urinary signals that can be quantified by a companion paper test. These synthetic biomarkers are composed of nanoparticles conjugated to ligand-encoded reporters via protease-sensitive peptide substrates. Upon delivery, the nanoparticles passively target diseased sites, such as solid tumors or blood clots……