高通量納米傳感器精準檢測胰腺癌，提升早期診斷能力。

胰腺導管腺癌（PDAC）是癌癥相關死亡的主要原因之一 ，但它缺乏有效的早期發(fā)現(xiàn)方法，并且在晚期發(fā)現(xiàn)疾病時治療選擇有限。而蛋白酶的產(chǎn)生作為癌癥進展的標志，其中的循環(huán)蛋白酶活性有助于某些癌癥的診斷。2月12日，俄勒岡健康與科學大學癌癥早期檢測高級研究中心的研究者們在《科學·轉化醫(yī)學》發(fā)表研究文章，他們開發(fā)了一種簡單的血液檢測方法，可以在胰腺癌擴散到身體其他部位之前檢測出胰腺癌。

創(chuàng)新性：相較于傳統(tǒng)血清標志物，利用蛋白酶活性檢測的放大具有更高的檢測靈敏度及特異性，能夠有效區(qū)分PDAC、胰腺良性病變和健康個體。新研究提出的克服了目前PDAC早期診斷手段不足的問題，為高風險人群的篩查和疾病監(jiān)測提供了全新工具。

局限性：該研究未能實現(xiàn)即時檢測，仍處于實驗室環(huán)境的概念驗證；雖然該方法可有效區(qū)分PDAC與良性胰腺疾病，但是否適用于其他癌種（如胃癌、結直腸癌等）仍需進一步研究；雖然本研究進行了356例樣本的驗證，但仍需在更大規(guī)模的前瞻性臨床試驗中評估其穩(wěn)定性、適用性及對不同人群的泛化能力。

臨床轉化潛力：該方法適用于高危人群的胰腺癌早期篩查，具有無創(chuàng)檢測優(yōu)勢；所提出的PAC-MANN與CA19-9聯(lián)合使用能夠提高I期PDAC的檢測率至85%，能夠顯著增強其臨床應用價值；該方法未來能夠實現(xiàn)快速、低成本的床旁檢測。

本研究提出的創(chuàng)新性的蛋白酶活性納米傳感器方法，顯著提升了胰腺癌的早期檢測能力，具有較高的技術重要性和臨床轉化價值。但要真正實現(xiàn)廣泛應用，仍需優(yōu)化設備、擴大臨床驗證，并推動便攜化檢測方案的開發(fā)。

大多數(shù)胰腺癌始于分泌用于消化食物的酶的導管。但這種形式的癌癥通常不會引起可識別的癥狀，并且在轉移和擴散之前無法檢測到，因此難以治療。2022 年，全球約有 467,000 人死于這種疾病。“開發(fā)早期檢測胰腺癌的新方法的需求很大。”該研究的合著者、波特蘭俄勒岡健康與科學大學 （OHSU） 的分子生物學家 Jared Fischer 說。

“這是一個非常實用、真正可轉化的解決方案”，它建立在該領域的許多進步之上，瑞士蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學院 （ETH） 的生物醫(yī)學工程師 Simone Schürle-Finke 說。

Fischer 和他的同事專注于檢測稱為蛋白酶的酶，這種酶分解蛋白質并在腫瘤中活躍，甚至從非常早期的階段開始。他們專門研究了參與咀嚼膠原蛋白和細胞外基質的基質金屬蛋白酶的活性，這有助于腫瘤侵入身體。

為了檢測血液中這些蛋白酶的存在，研究人員開發(fā)了一種基于血清蛋白酶活性的 PDAC 無創(chuàng)檢測測定法，以利用 PDAC 患者外周血中癌癥相關蛋白酶活性的增加?；诖怂麄冮_發(fā)了一種稱為PAC-MANN的快速磁性納米傳感器測定法。其中的納米傳感器包含一個磁性納米顆粒，該顆粒連接到一個吸引基質金屬蛋白酶和熒光分子的小肽上。然后，他們將數(shù)百萬個納米傳感器放入一個微小的血液樣本中。如果存在基質金屬蛋白酶并且具有活性，它們會切碎納米傳感器中的肽，釋放熒光分子。最后，研究人員使用磁鐵吸出所有未切碎的納米傳感器，并測量還剩下多少切碎的熒光顆粒。血液中存在的活性蛋白酶越多，樣品就越亮。

圖1 CCP探針在PDAC患者和對照組中的斯皮爾曼相關性分析，以及ROC曲線對比不同探針或組合探針在PDAC檢測中的敏感性和特異性

研究人員在 356 人的冷凍血液樣本上測試了納米傳感器，其中一些患有胰腺癌，一些患有非癌性胰腺疾病和健康對照。納米傳感器在 98% 的情況下正確識別了健康個體，并以 73% 的準確率識別了胰腺癌患者。它總是區(qū)分癌癥患者和其他胰腺疾病患者。

鑒于蛋白酶對許多身體功能都很重要，Schürle-Finke 沒想到納米傳感器能在血液中識別出如此清晰的腫瘤信號。“看到這一點，我真的很驚訝，”她說。在醫(yī)生可以使用傳感器之前，需要將 73% 的靈敏度提高，但總的來說，這是“一個非常有希望、非常令人印象深刻的結果”。

圖2 用于臨床轉化的 PAC-MANN納米傳感器開發(fā)

研究人員表示，納米傳感器的成本低（每次測試約 0.01 美元）意味著它可以在農(nóng)村或資源匱乏的環(huán)境中使用。在更多血液樣本上測試了納米傳感器后，F(xiàn)ischer 希望啟動臨床試驗。

OHSU 的合著者兼生物醫(yī)學工程師 Jose Montoya Mira 表示，該團隊還將該方法應用于其他形式的癌癥，例如胃腸道癌癥，并獲得了令人鼓舞的初步數(shù)據(jù)。

文章鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.adq3110