早期發現癌癥是成功治療癌癥的關鍵。我們知道，隨著腫瘤的生長，它們的一小部分DNA會脫落并漂浮在血液中，也就是現在熱門的“循環腫瘤DNA”。從理論上來說，簡單抽血應該能夠檢測到癌變的跡象。然而，這些來源于腫瘤的DNA并不充足，所以在血液或尿液樣本中能夠檢測到腫瘤機會非常小，特別是在腫瘤早期階段。
“我們多年來一直在研究早期癌癥診斷，但這次我們從另一個角度進行了研究，”斯坦福大學癌癥早期檢測加那利中心(Canary Center for cancer early Detection)主任、放射學教授兼主席Sanjiv S. Gambhir博士表示，“如果人體沒有給足夠的信號表明癌癥的存在，我們能否‘強迫’免疫細胞發出可檢測的信號？”
Sanjiv S. Gambhir
沿著這個思路，Gambhir和他的團隊利用了一種特殊的免疫細胞亞群——巨噬細胞，這種免疫細胞會自然地搜尋身體中受損或功能失調的細胞。他們將巨噬細胞基因工程化操作，讓其轉變為“線人”，來檢測和標記小鼠體內的癌癥。結果發現，該技術的表現超過了一些最先進的早期腫瘤檢測方法。
https://doi.org/10.1038/s41587-019-0064-8
3月18日，發表在《Nature Biotechnology》上的一篇論文詳細介紹了這項研究的結果。研究人員希望這項技術可以用于人類早期癌癥診斷。
將巨噬細胞變為“線人”
具體來說，包括巨噬細胞在內的許多免疫細胞在準備執行免疫功能時，會在基因水平發生改變。當巨噬細胞與腫瘤環境接觸時，某些基因會啟動，幫助激活巨噬細胞的主要功能：吞噬功能失常或死亡的細胞。Gambhir正是利用了這一過程。
每個基因都含有一種叫做啟動子的東西，啟動子是啟動基因激活的DNA序列。一旦啟動子被激活（在本例中，通過巨噬細胞對腫瘤細胞的檢測），基因的其余激活過程就會繼續，基因就會完全發揮功能。
當巨噬細胞檢測到可疑細胞時，Gambhir和他的團隊能夠重新利用基因的啟動子。該團隊正在將這些與腫瘤相關的啟動子整合到新基因中，這些新基因在開啟時會發出可以在血液或尿液中看到的信號。
Gambhir說，“這種分子標記被稱為高斯熒光素酶，在某些化學條件下，它會發光。所以我們的想法是，我們挑選一個巨噬細胞感知到腫瘤細胞時激活的基因，我們把這個基因的啟動子與高斯熒光素酶聯系起來，最后，我們把它整合到巨噬細胞中。”
這些經過重新設計的免疫細胞可以以它們往常的方式在體內漫游，只不過，現在它們發現了一個受損的細胞會發出信號。Gambhir和他的團隊在乳腺癌模型小鼠身上測試了這一巨噬細胞，并能夠從小瓶血液或尿液中檢測出腫瘤直徑只有4毫米時的乳腺癌。
在腫瘤的這個早期階段，新的免疫診斷方法優于其他癌癥檢測方法。比如說，PET掃描是一種標準的基于圖像的癌癥檢測方法，它的靈敏度僅夠發現直徑8毫米的腫瘤。
Gambhir說，在不久的將來，他計劃繼續在其他類型的癌癥和動物模型中測試這種檢測方法。同樣地，將這種方法改進為只針對腫瘤細胞，而不是針對其他類型受損的細胞。這項技術還可以用于檢測癌癥之外的其他疾病，并有可能標記其他疾病，如多發性硬化癥或慢性炎癥。
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