预计到2030年，胰腺癌将成为美国第二大致命癌症。它很难治愈，因为它通常直到达到晚期才被发现。但是，加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发的一种新的诊断测试显示了早期检测疾病的希该测试处于概念验证阶段，可以快速筛选一滴血液用于胰腺癌的生物标记物。它可以在不到一个小时的时间内提供结果。

加州大学圣地亚哥分校纳米工程系的助理项目科学家，首席作者让·刘易斯说：“能够治愈无处不在的疾病，如胰腺癌，是一个重要的步骤，可以早期发现。”“我们预计，未来，医生可能会使用快速手指棒进行此类检查，以诊断可能不知道自己患有这种疾病的患者。”

早期癌症检测的血液检测，称为液体活检，是研究中的热门话题。它们有可能在早期发现癌症而无需进行肿瘤活检等侵入性外科手术。为了筛查血液中的胰腺癌，研究人员正在开发新方法，包括收集和分析称为外泌体的纳米级生物结构，这些结构从体内所有细胞(包括癌细胞)中释放出来。外来体含有蛋白质和遗传物质，可作为检测癌症的生物标志物。

但由于外泌体非常脆弱，很难从血液中分离出来。目前提取外泌体的方法耗时并且需要在使用前对血液样品进行预处理或稀释。

由加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发的测试使用基于电子芯片的系统在几分钟内直接从血液中提取外泌体。“我们可以只使用一滴血 - 不需要额外的处理，”刘易斯说。“我们还可以在现场分析外泌体，并显示它们是否带有我们正在寻找的任何癌症生物标志物。”

刘易斯参与了这个项目，作为加州大学圣地亚哥分校Jacobs纳米技术研究人员之间跨学科合作的一部分。加州大学圣地亚哥分校健康部Moores癌症中心的工程学院和临床医生。此次合作由加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院纳米工程荣誉教授Michael Heller领导，他现在在俄勒冈健康与科学大学的奈特癌症研究所工作。

“这项工作的创新之处在于，它基本上将所有复杂，冗长的样品制备步骤，外泌体分离和其他平台所需的最终化验解释结合到一个无缝的'样品 - 答案'设备中，”Heller说。“我们已经开发出一种原型平台，有可能转化为胰腺癌的手持式，快速且相对便宜的护理点测试设备。”

它只需要一滴水

该测试很简单。在小型电子芯片上滴一滴血，打开电流，等待几分钟，添加荧光标签并在显微镜下观察结果。如果血液样本检测为胰腺癌阳性，则会出现明亮的荧光圈。

“该测试可用作初步筛查策略，以确定随后需要接受更昂贵和侵入性诊断方法的患者，如CT扫描，MRI或内窥镜检查，”外科肿瘤学家兼外科副教授Rebekah White博士说。摩尔斯癌症中心。

在该测试中使用的芯片通过施加交流电流来工作，该交流电流选择性地将诸如外泌体的纳米尺寸的颗粒从血液中拉出并将它们沉积在芯片表面上的微小电极上。较大的血液颗粒被冲走，而较小的血液颗粒如外泌体留下。研究人员然后应用荧光标记的抗体，专门针对胰腺癌的两种蛋白质生物标志物：磷脂酰肌醇蛋白聚糖-1和CD63。如果存在这些生物标记物，则可以在显微镜下看到抗体结合的明亮的彩色圆圈，表明阳性结果。整个过程可在不到一个小时的时间内完成。

到目前为止，该团队仅在一小组患者样本上测试了该系统。在一组31名患者的初步验证研究中，该芯片能够标记20名患有胰腺癌的患者的血液样本，这些患者来自11名未患癌症的患者。

致力于早期检测

该团队警告说，本研究中筛选的生物标志物水平可能不代表早期癌症患者。“0期和1期癌症之间这些生物标志物水平有多小?我们如何才能使我们的技术足够敏感以检测这些数量?我们正在做更多的研究以妥善处理这些问题，“海勒说。

接下来的步骤还包括对更大样本量的研究，筛选来自癌症不同阶段的患者的更多样本，以及优化和验证该技术用于早期癌症检测。“这些研究的一个挑战是掌握早期血液样本，当患者甚至不知道他们患有这种疾病时，”刘易斯说。

“未来的工作将需要从患有胰腺癌高风险因素的患者身上获取血液样本 - 新发糖尿病或其家族史，吸烟或肥胖 - 并在较长时间内继续采血。在随后被诊断出的患者中，我们可以回过头来分析他们的诊断前血液样本，看看我们能够及早发现癌症生物标志物，“怀特说。

除了磷脂酰肌醇蛋白聚糖-1和CD63之外，研究人员还在探索其他基于血液的生物标志物，以提高该系统对胰腺癌检测的准确性和灵敏度。

基于芯片的系统技术最初是由加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院校友Raj Krishnan在Heller实验室的生物工程博士研究期间开发的，该研究使用交流电来识别血液中的癌症生物标志物。Krishnan是共同创立并担任总部位于圣地亚哥的生物动力公司的首席执行官，该公司是Heller实验室的衍生产品，该实验室于2010年获得该技术的许可.Bioor Dynamics公司一直在开发基于芯片的新型诊断系统，该系统使用交流电来隔离纳米颗粒，DNA和其他分子直接来自血液和其他生物流体。在目前的ACS Nano论文中，加州大学圣地亚哥分校的研究人员利用生物动力学技术的外泌体分离能力开发了一种用于胰腺癌检测的定制检测方法。