文/ Marc Platthaus

用于檢測(cè)癌癥的迷你實(shí)驗(yàn)室

文/ Marc Platthaus

Leibniz光子技術(shù)研究所Christoph Krafft博士專訪

在本刊的采訪中，Christoph Krafft醫(yī)生介紹了如何通過迷你實(shí)驗(yàn)室來診斷胰腺癌。

LP《實(shí)驗(yàn)與分析》：胰腺癌很難診斷，被評(píng)為死亡率較高癌癥的第四位，您認(rèn)為什么原因？

Christoph Krafft：胰腺包含在十二指腸進(jìn)行消化性分泌的外分泌腺細(xì)胞和生產(chǎn)激素被送入血液的內(nèi)分泌組織細(xì)胞。其實(shí)，胰腺癌98%源自外分泌器官，其中大多數(shù)是惡性腫瘤。其確診一般需要結(jié)合影像技術(shù)如超聲波或電腦斷層掃描，血液檢查和活檢。腫瘤診出時(shí)通常已是2×5 cm大，它們可以長(zhǎng)在十二指腸壁，滲入血管結(jié)構(gòu)或腹膜并形成轉(zhuǎn)移灶。正因如此，導(dǎo)致只有10%～15%的腫瘤患者在確診后還能通過手術(shù)治療慢慢康復(fù)，已確診不能手術(shù)的腫瘤患者多對(duì)化療反應(yīng)不良。

Cando平臺(tái)是指將迷你實(shí)驗(yàn)室與拉曼光譜儀聯(lián)用，而無需另外的生物分子作為標(biāo)記物?！狶eibniz光子技術(shù)研究所（IHPT）光學(xué)細(xì)胞診斷研究小組負(fù)責(zé)人Christoph Krafft博士。

LP《實(shí)驗(yàn)與分析》：什么是循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC），他們對(duì)癌癥的診斷和治療有什么意義？

Christoph Krafft：在癌癥進(jìn)展階段，癌細(xì)胞從癌變組織上脫落，它們進(jìn)入體液，如血液、尿液、淋巴液，并可在人體內(nèi)蔓延。對(duì)體液進(jìn)行分析疾病診斷稱為體液活檢，相比于組織活檢，其優(yōu)點(diǎn)是更簡(jiǎn)單、更微創(chuàng)，而且可多次取樣。由于循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）會(huì)轉(zhuǎn)移到其他器官而參入轉(zhuǎn)移灶的形成，所以體液中的CTC數(shù)量是癌癥惡性程度及預(yù)測(cè)的診斷標(biāo)志。循環(huán)腫瘤細(xì)胞技術(shù)可以用來識(shí)別原發(fā)器官，在某些情況下原發(fā)腫瘤太小會(huì)導(dǎo)致病癥的轉(zhuǎn)移。胰腺癌是一種僅在晚期表現(xiàn)癥狀的腫瘤,成像技術(shù)只能顯示1 cm以上的胰腺癌。CTC數(shù)量可用于跟蹤治療過程，這對(duì)于常常引起明顯副作用的化療和放療尤為重要。如果循環(huán)腫瘤細(xì)胞數(shù)目在治療過程中沒有減少，這就意味著，該療法是不成功的，應(yīng)啟動(dòng)其他的治療方案。

LP《實(shí)驗(yàn)與分析》：在“Cando”這個(gè)歐盟項(xiàng)目中，這種用于早期檢測(cè)胰腺癌的迷你實(shí)驗(yàn)室，您負(fù)責(zé)研究哪些特殊因子？

Christoph Krafft：通過該項(xiàng)目建立一個(gè)體內(nèi)方法和一個(gè)體外方法的平臺(tái)，用于分離作為生物標(biāo)志物的循環(huán)腫瘤細(xì)胞，利用拉曼顯微鏡測(cè)定其濃度。IPHT自2008年以來就探索借助于拉曼光譜進(jìn)行細(xì)胞識(shí)別，已發(fā)表了眾多相關(guān)論文和專利。

體外方法檢測(cè)需用5 ml血液， 其中約含2千5百萬(wàn)個(gè)白細(xì)胞，面臨的挑戰(zhàn)是：要將其中稀少的CTC（通常為1～10個(gè)）識(shí)別出來。首先要分離血紅細(xì)胞，在迷你實(shí)驗(yàn)室將癌細(xì)胞預(yù)選后，將剩余的細(xì)胞固定在SERS（表面增強(qiáng)拉曼光譜）活性基板上。用激光照射具有納米結(jié)構(gòu)的金屬表面時(shí)，某些波長(zhǎng)的電場(chǎng)增強(qiáng)，從而將所述吸附物的拉曼信號(hào)增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)。以這種方式，在幾毫秒的測(cè)量時(shí)間里記錄強(qiáng)度相對(duì)較低的細(xì)胞拉曼光譜，可以檢測(cè)到幾千個(gè)細(xì)胞。

體內(nèi)方法則是使用一種由該項(xiàng)目的合作伙伴GILUPI提供的功能化的插管。將它插入手臂上的血管內(nèi)，半小時(shí)后約抽1.5 L左右的血量，癌細(xì)胞被留在功能化插管內(nèi)，由于血容量增大了300倍，也同時(shí)增加了檢出待測(cè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞的可能性，最后將捕獲的癌細(xì)胞從插管中轉(zhuǎn)移至迷你實(shí)驗(yàn)室。

第二種方法的優(yōu)點(diǎn)在于用插管預(yù)選癌細(xì)胞,則需用拉曼光譜儀研究的細(xì)胞數(shù)更少。這兩種方法中拉曼光譜的作用相當(dāng)于一種無標(biāo)記物的細(xì)胞指紋，然后根據(jù)分類模型對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行識(shí)別和量化。

LP《實(shí)驗(yàn)與分析》：與以前的檢測(cè)方法相比，Cando平臺(tái)有什么優(yōu)勢(shì)？

Christoph Krafft：對(duì)胰腺癌來說目前還沒有測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，全球僅存在一種公認(rèn)的用于檢測(cè)病人轉(zhuǎn)移性乳腺癌、結(jié)腸癌和前列腺癌的循環(huán)癌細(xì)胞方法。它采用不同抗體的調(diào)和物，與微米級(jí)鐵粒子相連接，癌細(xì)胞被強(qiáng)磁鐵從血液中提取出來并被加入另外的生物分子而染色，該法精度不高，提純的樣品中只有50%的癌細(xì)胞，會(huì)導(dǎo)致過程中很多癌細(xì)胞被當(dāng)成正常細(xì)胞而沒被檢測(cè)到。

Cando平臺(tái)將迷你實(shí)驗(yàn)室與拉曼光譜儀聯(lián)用，無需另外的生物分子作為標(biāo)記物，分析過程中由于癌細(xì)胞的損失減少而提高了靈敏度，此高靈敏度能夠保證胰腺癌早期就將其檢測(cè)出來，有利于制定更好的治療方案。

Cando平臺(tái)還包括第二種迷你實(shí)驗(yàn)室，它將細(xì)胞提取出來，然后通過循環(huán)擴(kuò)增和納米光學(xué)生物傳感器來進(jìn)行高度特異性核酸水平的分子生物學(xué)分析。這種方法可以對(duì)混有正常細(xì)胞的癌癥細(xì)胞群進(jìn)行分析。這兩種迷你實(shí)驗(yàn)室都可做成盒式裝置，可在便攜設(shè)備上使用，儀器配有自動(dòng)化的微流體泵和光學(xué)系統(tǒng)。

LP《實(shí)驗(yàn)與分析》：感謝Krafft博士接受我們的采訪。 LP

Christoph Krafft博士簡(jiǎn)歷

Christoph Krafft 博士在Oldenburg大學(xué)完成物理學(xué)課程，在柏林Humboldt大學(xué)獲得生物物理學(xué)博士學(xué)位，在Dresden 大學(xué)完成分析化學(xué)專業(yè)的教授資格答辯。2000～2006年，他領(lǐng)導(dǎo)分子光譜新人研究小組，開發(fā)拉曼和紅外光譜技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。2008年至今，他在Leibniz光技術(shù)研究所（IPHT）領(lǐng)導(dǎo)光譜和成像部門的光學(xué)細(xì)胞診斷研究組。