吸口气、验下尿的无创诊断有望取代癌症组织活检

　　

重度吸烟者被认为是肺癌高风险人群，这些人通常需要接受计算机断层扫描（CT）以检测肺部肿瘤，但是这项检查假阳率极高，因为它也能发现肺部的良性结节。

现在MIT开发了一种肺癌早期诊断新方法，尿检与肺癌相关的蛋白质。这种无创检测可以减少假阳性，发现更多早期患者。

早确诊早治疗对肺癌存活率非常重要，在肿瘤扩散到身体其他部位之前被发现的患者的五年生存率至少高6倍。

“如果你看看癌症诊断和治疗领域，就会重新认识到早期发现和预防的重要性。我们真的需要好的诊断技术，特别是我们能通过早干预拦截癌症的时候，”MIT Koch综合癌症研究研究所和医学工程与科学研究所成员Sangeeta Bhatia说。

Bhatia和同事发现，这种注射或吸入级纳米颗粒可以侦探到小鼠体内小至2.8立方毫米的肿瘤。

几年了，Bhatia实验室一直在开发通过与蛋白酶相互作用的纳米诊断技术，这些蛋白酶通过切断细胞外基质蛋白，帮助肿瘤逃离原灶。

为了寻找这些蛋白酶，Bhatia创造了一种表面覆盖多肽的纳米颗粒，这些短蛋白片段是与癌症相关的蛋白酶的靶向物。当纳米颗粒的多肽在肿瘤部位被切割，它们就会释放出能在尿液样本中检测到的生物标记物。

除了肺癌，她的实验室还开发了结肠癌和卵巢癌的传感器。“在美国，每年约15万人死于肺癌，CT阳性的患者通常要接受活检或其他侵入性检查，”Bhatia说。“在某些情况下，手术可能会导致并发症，因此无创的随到随检测试可能有助于确定哪些患者真正需要活检。”

“CT扫描是个很好的工具，但它的问题是它扫过的‘肺癌’大约95%不是癌症，你不得不对太多呈阳性的患者进行活检，”她说。

为了定制这个肺癌传感器，研究人员分析了“癌症基因组图谱（Cancer Genome Atlas）”，并确定了肺癌中富含的蛋白酶，然后创造了一个由14个可以与这些酶相互作用的多肽包被的纳米颗粒集合。

随后，他们在两种不同类型的癌症小鼠模型上测试了这些传感器，为了防止来自其他器官或血流的背景噪音，研究人员将颗粒直接注入气道。在肿瘤生长开始后5周、7.5周和10.5周三个时间点进行诊断。为了使诊断更加准确，他们使用机器学习训练算法来区分有肿瘤和没有肿瘤的小鼠数据。

其中一个品系在5周时就能报告阳性，另一个品系最早7.5周就能检测到尺寸仅为2.8立方毫米的肿瘤。

在吸烟人群中，常见的肺部严重是CT扫描产生如此多的假阳性的原因之一。Bhatia设想，作为一种无创诊断方法，纳米颗粒传感器有望消除活检。为了用在人身上，他们正在研究一种可以作为干粉或通过雾化器吸入的颗粒。这些纳米颗粒的另一个应用是监测肺肿瘤对药物或免疫疗法的反应。

她还正在研究一种可以区分病毒性肺炎和细菌性肺炎的传感器，帮助医生确定哪些病人需要抗生素，甚至可以为正在研发的COVID-19等核酸检测提供补充信息。

原文检索：Urinary detection of lung cancer in mice via noninvasive pulmonary protease profiling

（生物通：伍松）