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测癌试纸

测癌试纸

测癌试纸

测癌试纸是美国马里兰州克朗斯维尔市15岁男孩杰克·安德拉卡在2013年发明的一种早期胰腺癌的测试方法,这种方法通过试纸的方式能让“癌症之王”——胰腺癌尚处于萌芽状态时就发出“警报”。另外,杰克的测癌方法同样适用于卵巢癌、肺癌等其他众多癌症。

2014年5月,日本冈山大学一个研究小组表示他们根据日本人体质开发出一种更高精度检测幽门螺桿菌的新试剂,并已获得了厚生劳动省的批准,有望帮助防治胃癌和胃溃疡等胃病,这一种试剂也被称为“癌症试纸”。

基本介绍

  • 中文名:测癌试纸
  • 发明者:杰克·安德拉卡 
  • 发明时间:2013年
  • 适用範围:胰腺癌、卵巢癌、肺癌等其他众多癌症

产生背景

2013年,15岁的杰克·安德拉卡是美国马里兰州克朗斯维尔市的一名普通中学生,杰克是在他叔叔患胰腺癌去世后,暗暗立下了要攻克癌症的志向。杰克从一份科普杂誌上读到了一篇关于碳纳米管的文章后,产生了灵感。
测癌试纸发明人杰克·安德拉卡测癌试纸发明人杰克·安德拉卡
然而一开始,由于杰克没有高科技实验工具来製造这种“碳纳米管”试纸,以及检测他的神奇测癌方法,所以杰克只好向多名美国科学家求助。然而令人难以置信的是,总共有197位科学家拒绝帮助和指导杰克进行他的测癌方法研究,一些科学家甚至还向杰克泼冷水,称测癌方法压根不可能实现。
直到他向第198个科学家、美国约翰·霍普金斯大学的病理学和肿瘤学教授安尼尔班·迈特拉博士求助时,迈特拉教授才终于同意帮助他,允许他在自己的实验室中进行研究,还帮助杰克一起最佳化他的测癌方法。

发明过程

拯救生命

杰克·安德拉卡(Jack Andraka)在15岁时发明测癌试纸,改写人类医学史。这张小小的试纸,每次检测只要5分钟,成本只需3美分,灵敏度竟提高400倍,準确率超过90%!这张试纸的诞生,是为了安德拉卡最亲近的叔叔泰德(Ted),他是安德拉卡最重要的心灵之友,却被胰腺癌带走。
当今医疗技术如此进步,却只有6%的人在诊断出胰腺癌后还能活过5年,原因在于当时的胰腺癌检测方法太落后,85%的患者被确诊患癌时,癌细胞已经扩散全身。安德拉卡回忆泰德叔叔去世前医生说的话:“如果我们早一点知道就好了!”于是,他立志发明新的癌症检测方法。
起初安德拉卡对医学一窍不通,他先通过Google、维基百科和医学期刊学习基础知识,然后对8000种蛋白质进行研究,确定“间皮素”蛋白质的增加与胰腺癌有关。最后他决定把“间皮索”抗体和碳纳米管制成特殊材料,覆盖到普通滤纸上,用以检测血液中的间皮素。
安德拉卡把研究计画寄给许多医学教授,希望能借用实验室,但200封信换来无情的回应:“遗憾地通知你,我们无法借出实验室。”“在你继续浪费我和其他同行的宝贵时间之前,我建议你先好好学习这个领域的更多知识。”“我花时间读了你的计画,很明显,你应该优先考虑多读几年书。”
唯一愿意搭理他的,是约翰·霍普金斯医院的梅特拉教授(Dr. Anirban Maitra)。经过众多教授毫不留情的质询,安德拉卡终于通过考验,借到了实验室。虽然笨手笨脚的他在实验室里闹出不少糗事,但机会之门已经为他开启。
试纸研製成功后,安德拉卡荣获“英特尔国际科学与工程学博览会”头等奖,美国总统欧巴马也邀请他去白宫接受表彰,但荣誉背后是无比悲伤的残酷青春。

我是同志

热衷于科学研究的安德拉卡一直被同学视为“怪胎”。他在13岁那年意识到自己是同性恋,向好友表白之后被疏远,出柜之后面临恶劣的欺凌,常常一个人躲在厕所里哭着吃午餐。这个时候,泰德叔叔因胰腺癌去世。一次次的打击令安德拉卡绝望,他将折断的铅笔用力刺入腹部,试图轻生。获救之后,他过了很长时间才重新振作。
如果当时他离开人间,也许这个世界就等不到如此伟大的发明了。
如今这位“现代爱迪生”已经18岁,好奇心驱使他继续挑战无数发明。在Facebook简介栏里,安德拉卡将自己定义为“业余癌症研究者、教育活动者、医疗企业家、发明家”,以及“LGBT活动家”。
无论世界对他怎样残酷,只要能让世界变得更好,他就绝不言弃。“我要做的,是证明给世界看!”

製作方法

杰克想出的是一种测试人体血液内“间皮素(Mesothelin)”含量的方法——“间皮素”是早期胰腺癌患者的血液和尿液中常有的一种生物指标。杰克用“间皮素”抗体和碳纳米管制成一种特殊材料,然后覆盖在普通滤纸上,做成一种“测癌试纸”。利用一种针对间皮素的特异抗体和具有导电能力的碳纳米管製成一种特殊材料,附着在滤纸上;血液中如含有间皮素,则这些间皮素会与该抗体特异性结合,致使碳纳米管的导电能力发生变化,继而根据电信号的变化,测试人员可以计算出血液中间皮素的含量。

技术原理

杰克发明的神奇测癌方法是利用一种针对“间皮素”的特异抗体来改变碳纳米管的导电能力,从而通过电子信号大小来检测“间皮素”的含量水平。首先,杰克要用“间皮素”抗体和碳纳米管制成一种特殊材料,然后覆盖在普通滤纸上,做成一种“测癌试纸”。
碳纳米管能使“测癌试纸”具有导电性,当测试者将一滴血液滴到这种“测癌试纸”上后,如果血液中拥有“间皮素”,那幺将会和抗体结合,从而使抗体膨胀增大;如果血液中拥有的“间皮素”更多,将会使更多的抗体膨胀,从而能够改变碳纳米管的电子性能,使碳纳米管的导电性和电子信号变得更弱,而这种改变将可以通过“测癌试纸”上的生物感应信号显示出来。所以测试者只需提供一滴血测试,通过试纸上的一些色调变化,就能精确测出自己血液中的“间皮素”含量程度。
胰腺癌细胞胰腺癌细胞
杰克在约翰·霍普金斯大学中的实验证明,他的神奇测癌方法不但完全可行,并且几乎比现有所有的癌症测试方法都更加先进和快速。如今杰克发明的神奇早期测癌法已经申报了美国专利。杰克发明的早期胰腺癌的测试方法,要比现有医学界流行的检测方法速度快上168倍、价格便宜26667倍,并且敏感度和有效度更是高达400倍。
用杰克的神奇测癌法检测一次血液的代价,只需3美分,并且5分钟就能得知测试结果,而测癌精确度更是超过90%。杰克发明的简单测癌方法可以用来检测其他各种癌症。因为只需对这种神奇“测癌试纸”上的检测材料做些不同的改变,就能轻易检测出各种不同癌症的生物标记。

套用前景

2013年3月,许多美国科学家都已经认同杰克的神奇发明,还有人宣称这项医学发明甚至有望改变整个医学史的进程。杰克计画将他发明的“神奇测癌试纸”向公众进行大规模市场推广相信不用多久,全世界的药店都可以买到他的“神奇测癌试纸”,任何人都可以用它来检测自己的身体是否拥有癌细胞徵兆,一旦发现早期徵兆就立即就医,从而就能将癌症成功扼杀于萌芽状态。
曾在美国FDA担任新药审评员十年之久的龚兆龙表示,测癌试纸作为一种诊断试剂,通过FDA的审批会比新药快得多,但是要正式面市至少还需要两三年的时间。

社会评价

南京医科大学第二附属医院肿瘤科主任医师王科明团队一项对56例患者的研究表明,间皮素在乳腺癌组织中的表达有助于乳腺癌的诊断,“但其表达与肿瘤生物学行为的关係以及具体作用机制还有待于进一步研究”。这一成果于2012年11月发表在《临床肿瘤学杂誌》。
类似的研究也表明,间皮素作为一种分化抗原会在一些恶性肿瘤(如卵巢癌、乳腺癌、上皮性子宫内膜癌等)中高度表达,可作为肿瘤标誌物用于恶性肿瘤患者的诊断,但这些研究均未指出间皮素可作为特异性标誌物。
“癌症的临床确诊是需要反覆确认的,测癌试纸的测量结果并不足以作为癌症临床诊断的依据。”原卫生部临床检验中心临床免疫室主任李金明在接受採访时指出,轻易给病人下癌症的结论,本身就不科学。
癌症的早期治疗能够大大提高术后生存率。癌症的早期发现在临床上备受重视,但缺乏对其立竿见影的检测手段。临床上尚无可作为癌症早期诊断依据的特异性生物学标记物(基因或蛋白类等)。
已知的肿瘤标记物也不是用于癌症筛查的,而是主要用于治疗上的监测。体检中的影像学证据通常是临床上发现癌症患者的第一表现。
癌症的确诊还需再藉助相应肿瘤标誌物和进一步的影像学证据,如CT、核磁共振以及最终的病理诊断,才能作出明确的结论。另外,测癌试纸的检测结果所代表的意义仍待进一步验证。比如有科学家质疑,血液中是否含有其他影响碳纳米管导电性的因子?
测癌试纸对间皮素的检测结果与临床上其他方法对比即使只是将间皮素作为特定肿瘤治疗监测指标,也需设计严密的临床实验,并与该肿瘤已有的标记物进行比较,从而得出间皮素作为标记物是否有优越性或互补性,以决定其套用价值。

最新发现

2014年5月,日本冈山大学一个研究小组表示他们根据日本人体质开发出一种更高精度检测幽门螺桿菌的新试剂,并已获得了厚生劳动省的批准,有望帮助防治胃癌和胃溃疡等胃病,这一种试剂也被称为“癌症试纸”。
幽门螺桿菌是一种多鞭毛、单极、螺旋形弯曲的细菌,感染这种细菌与胃癌之间的密切关係已被大量研究证实。现时幽门螺桿菌的感染检测手段之一是使用幽门螺桿菌细胞作为抗原製成试剂,来检测血液中的抗体。冈山大学副教授横田宪治等人注意到,由于基因的不同,幽门螺桿菌也存在各种类型的菌株,又由于人种的差异,感染的类型也存在差异。日本人以往使用欧美的试剂检测时,会有4%至5%的检测失误率。
为此,研究人员使用日本人最易感染的幽门螺桿菌菌株开发出了新试剂,这种类型的幽门螺桿菌在日本人感染病例中占80%至90%。对200人试用后,研究人员发现检测失误率不到1%。
研究小组认为,虽然感染幽门螺桿菌并不意味着一定会患胃癌,但是除菌将发挥很好的预防效果。2013年2月,厚生劳动省将因感染幽门螺桿菌而导致胃炎后的除菌疗法列入了医疗保险範围。

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