近期，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種比以往更加靈敏的檢測(cè)方法，用于檢測(cè)早期卵巢癌。該方法在小鼠體內(nèi)得到了證實(shí)，可以檢測(cè)出直徑小于2mm的腫瘤，換算到人體中，大約能提前5個(gè)月檢測(cè)到腫瘤。這一方法不僅適用于卵巢癌，還適用于其他類型的癌癥。
卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)最常見(jiàn)的三大惡性腫瘤之一，其中一種分型卵巢上皮癌的死亡率更是居于婦科腫瘤的首位。卵巢癌根據(jù)不同的發(fā)展階段共分為四期，而由于早期癥狀不明顯，往往難以發(fā)現(xiàn)和治療，等到晚期時(shí)，患者的5年生存率就會(huì)大打折扣。根據(jù)美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)（ACS）的官方數(shù)據(jù)，如果能在一期的時(shí)候就進(jìn)行及時(shí)的診斷和治療，那么患者的5年生存率能夠達(dá)到92%。
目前臨床檢查中，無(wú)論是成像技術(shù)，如MRI，還是血液中生物標(biāo)志物的檢測(cè)，都只能檢測(cè)到直徑為1cm或者更大的腫瘤。這次的新方法有兩個(gè)重要的組成部分，一個(gè)是合成生物標(biāo)志物；另一個(gè)是納米探針。早在2012年，研究人員就已經(jīng)在尋找由腫瘤分泌的特定蛋白質(zhì)作為生物標(biāo)志物，這種蛋白就是基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase ，MMP）。MMP由腫瘤分泌，能夠幫助新生血管并且延伸到周圍組織中，使癌細(xì)胞能生長(zhǎng)和擴(kuò)散。當(dāng)時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)也設(shè)計(jì)了一種納米粒子，粒子表面包被有多肽，這種多肽可以被MMP家族的成員所切割。多肽中設(shè)計(jì)有熒光序列，在被切斷之后，能夠發(fā)出熒光，這些熒光多肽會(huì)隨著尿液排出，研究人員只要分析尿液中的熒光量，就能對(duì)癌癥作出診斷。
2015年，研究人員構(gòu)建出了用于評(píng)估這種檢測(cè)手段靈敏度的數(shù)學(xué)。與以往基于生物標(biāo)志物豐度的檢測(cè)方法不同，新方法主要依托于蛋白酶的催化活性，因此，評(píng)估的主要有納米顆粒遇到MMP的概率、MMP對(duì)肽的切割效率等。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)時(shí)他們的納米顆粒是無(wú)法大量到達(dá)腫瘤周圍并且檢測(cè)到直徑在5mm以下的腫瘤的，至少要將靈敏度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)才可以。研究人員對(duì)Oncomine和The Cancer Genome Atlas（TCGA）數(shù)據(jù)庫(kù)中多種癌癥類型的組織樣本進(jìn)行了測(cè)序，發(fā)現(xiàn)MMP家族中MMP9的表達(dá)都出現(xiàn)了明顯上調(diào)，利用MMP9能夠?qū)┳兘M織與正常組織區(qū)分開(kāi)來(lái)。而且在癌癥的不同階段，MMP9的表達(dá)水平不會(huì)發(fā)生變化，所以可以作為一個(gè)穩(wěn)定的早期診斷的靶點(diǎn)。
接下來(lái)在納米顆粒的設(shè)計(jì)中，研究人員采用氧化鐵為核心，通過(guò)聚乙二醇（PEG）做成的繩子把腫瘤穿透性肽（Tumor-penetrating peptides）和切斷后可以發(fā)出熒光信號(hào)的多肽栓到了氧化鐵的表面。腫瘤穿透性肽在過(guò)去的研究中被用于腫瘤藥物的遞送 ，它能夠通過(guò)與癌細(xì)胞表面的受體結(jié)合，引發(fā)胞吞作用，使納米顆粒順利進(jìn)入癌細(xì)胞。在新的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，添加了腫瘤穿透性肽的納米顆?？梢愿嗟胤e聚在腫瘤中，最終使得分泌到尿液中的被切割的熒光多肽的數(shù)量也有相應(yīng)的增長(zhǎng)。研究人員還發(fā)現(xiàn)，PEG繩的長(zhǎng)度與MMP切割多肽的速度有關(guān)，而且MMP家族中不同的蛋白酶所對(duì)應(yīng)的PEG繩的最適長(zhǎng)度也不同。通過(guò)對(duì)比，他們最終確定了一個(gè)固定的長(zhǎng)度，在PEG繩保持這個(gè)長(zhǎng)度時(shí)，MMP9切割多肽的速度是最快的。但是研究人員沒(méi)能探究出PEG繩的長(zhǎng)度為何會(huì)影響切割速度。研究人員對(duì)小鼠移植了來(lái)自人類的高級(jí)別漿液性卵巢癌（HGSOC）細(xì)胞，分別用新的納米顆粒和傳統(tǒng)的血液中生物標(biāo)志物檢測(cè)進(jìn)行了對(duì)比。移植兩周后，小鼠體內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了多個(gè)直徑在2mm及以下的小腫瘤，而此時(shí)納米顆粒組小鼠排出的尿液中就已經(jīng)可以檢測(cè)到明顯的熒光多肽了。這在臨床上有很重要的意義，根據(jù)臨床回顧性分析，如果能在腫瘤直徑小于5mm時(shí)檢測(cè)到的話，患者的死亡率能減少50%。這個(gè)新的納米顆粒比以前的版本的靈敏度提高了15倍，足以檢測(cè)到直徑小于2mm的卵巢腫瘤。除了卵巢癌小鼠，研究人員還利用冷凍的結(jié)直腸癌患者的組織進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，也看到了類似的結(jié)果，而且在來(lái)自同一位患者的肝臟組織中還發(fā)現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。結(jié)直腸癌與卵巢癌類似，也是屬于早期沒(méi)有明顯癥狀，較難檢測(cè)到的一種腫瘤。
在未來(lái)的研究中，研究人員將繼續(xù)完善，確定不同的多肽和蛋白酶與不同類型癌癥的匹配度，力求做出更加個(gè)性化的癌癥早期篩查工具。