隨著腫瘤患病人數的逐年增多，如何盡早對病人做出準確的診斷成為基礎醫學研究者和臨床醫生的頭等大事，這是因為一般情況下，腫瘤組織一旦出現遠處轉移，患者便失去了手術治療的機會，而失去手術治療機會對於患者而言，只能通過後期的放射治療和化學治療來遏製腫瘤的進展，為此，研究者不斷研發出腫瘤早期診斷的技術，而液體活檢幾年來成為該領域研究的重中之重。通過血液中微量的腫瘤標記物探測腫瘤情況十分困難，而近日來自澳大利亞生物工程及納米技術研究所Matt Trau教授率領的研究團隊，開發出一種全新的納米金顆粒，助力目前的“滴血驗癌”，該研究發表於 Nature Communications 雜誌。
滴血驗癌的基礎：循環腫瘤細胞
圖 | 循環腫瘤細胞（來源：bing）
在這裡我們首先來認識一下滴血驗癌的重要病理生理學基礎，即循環腫瘤細胞。腫瘤組織在生長過程中，其中的一些腫瘤細胞會隨著血液、淋巴液循環進入到整個體循環當中，因此探測這些遊離的腫瘤細胞則可以十分有效的檢測到人體究竟是否有腫瘤存在。但是如何將這些循環血液中的腫瘤細胞與其他千千萬萬個正常細胞區分開來成為擺在各國腫瘤研究者面前的難題。從血液中直接抓取腫瘤細胞十分困難的，因此追尋血液中的腫瘤細胞碎片成為解決這一難題的關鍵。
目前的研究顯示，腫瘤細胞碎片中的DNA或者某些RNA及某些關鍵蛋白可以作為其腫瘤標記物，但是由於腫瘤細胞與正常的人體細胞具有同源性，很難區分其特異性表達。為此，Matt Trau教授發現，可以借助表觀遺傳學上的某些變化輔助腫瘤的診斷，而最常見的表觀遺傳學改變當屬DNA的甲基化修飾，而Matt Trau教授的研究發現，腫瘤細胞的DNA甲基化較正常的細胞具有明顯的特異性，因此，這些甲基化修飾可以作為探測循環腫瘤細胞的標價物。在明確了捕捉對象後，如何捕捉到這些微小的甲基化改變成為了團隊的下一個難題。
圖 | 納米金顆粒助力甲基化基團的捕捉（來源：Epigenetically reprogrammed methylation landscape drives the DNA self-assembly and serves as a universal cancer biomarker）
首先，由於腫瘤細胞存在特異性的甲基化基團，這導致整個循環腫瘤細胞DNA的3D折疊結構與正常細胞的DNA 3D折疊結構存在較為明顯的差異性，這一結構差異性導致他們對於金屬表面的吸附能力不同，借助這一點研究人員開發了一套全新的納米金顆粒篩選系統。腫瘤患者的血液流過納米金顆粒時，由於其DNA特殊的3D折疊結構可被納米金顆粒製成的金箔所吸附，再測量這些金箔的電化學特性便可探測到腫瘤細胞的DNA。這一過程竟然可將整個滴血驗癌過程縮短至10分鐘。
圖 | 特殊DNA 3D折疊結構與金箔的反應（來源：Epigenetically reprogrammed methylation landscape drives the DNA self-assembly and serves as a universal cancer biomarker）
緊接著，研究者繼續改良了這一系統，當腫瘤DNA經過這些納米金顆粒時，溶液會立即變色，更為直觀的反映了腫瘤侵襲的情況。到目前為止，研究團隊已經篩查了200多種腫瘤類型，其總體準確率鋼彈90%！
圖 | 整個納米金顆粒探測系統（來源：Epigenetically reprogrammed methylation landscape drives the DNA self-assembly and serves as a universal cancer biomarker）
隨著研究的進一步進行，相信會有更為準確且快捷的腫瘤探測裝置。在對腫瘤細胞進行更為特異性的分析後，可大大提高這套系統對腫瘤細胞探測的準確性和間接性，其未來的臨床應用潛力巨大。
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