近年來,盡管腦癌的研究取得了重大進展,但據美國國家癌癥研究所的數據顯示,這類癌癥患者的死亡率仍然很高,其5年生存率約為36%;更為準確的診斷或許能改善這種狀況,但組織活檢技術具有一定的侵入性,也會錯過關于腫瘤組成的重要信息,同時,基于成像的方法也并不能提供有效的敏感性和分辨率。近日,一篇發表在國際雜志ACS Nano上題為“DEEP Surveillance of Brain Cancer Using Self-Functionalized 3D Nanoprobes for Noninvasive Liquid Biopsy"的研究報告中,來自多倫多城市大學等機構的科學家們通過研究開發了一種新型的生物傳感器,其或能幫助臨床醫生通過一分鐘的血液樣本精確地診斷腦癌。
為了有效地治療腦癌,臨床醫生不僅需要證實惡性腫瘤的存在,還需要確定是源自哪里(原發性腫瘤)或叢其它器官轉移到大腦(繼發性腫瘤);同時他們還需要知曉腫瘤在器官中的具體位置,由于目前沒有診斷技術能在不進行手術或痛苦的脊柱穿刺的情況下完成這一壯舉,為此,本文中,研究者Bo Tan等人就開發出了一種利用微量血清來進行的檢測技術。
研究人員利用高強度的激光束在鎳芯片上形成了一種3D鎳-氧化鎳納米層結構,這一過程產生了一種超靈敏的生物傳感器,從而就能幫助研究人員檢測微量的腫瘤衍生物,比如核酸、蛋白質和脂質等,這些物質能通過血腦屏障進入到血液循環中。
這種新型傳感器能利用名為表面增強拉曼光譜(surface-enhanced Raman spectroscopy)的技術來檢測上述成分,其能為每個樣本產生分子輪廓或指紋圖譜;隨后研究人員就能利用深度神經網絡來分析這些輪廓從而找到腦瘤存在的證據并定義其類型,以及預測腫瘤在大腦中的精確位置。
利用這種液體活檢平臺技術,研究人員就能僅利用5微升血清樣本來檢測腦瘤,同時還能將其與乳腺癌、肺癌和結直腸癌區分開來,其特異性和靈敏性都能達到99%,研究人員在區分原發性腦瘤和從大腦轉移到肺部或乳腺的繼發性腫瘤上也能取得類似的成功。輪廓分析還能幫助研究人員以96%的準確率確定腫瘤位于9個大腦區室中的哪一個,這種檢測技術的特性或能允許醫療專家隨著時間延續監測患者機體癌癥的發育和進展,以便其能制定出更好的療法決策。
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