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用试纸来检测癌症

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在今年5月的英特尔国际科学与工程大奖赛(Intel International Science and Engineering Fair)上,15岁的美国男孩杰克·安卓卡(Jack Andraka)登台接受了75,000美元大奖。这是青年科学的奥运会,来自70个国家逾1500名参赛者相互竞争,每名参赛者都是从自己所在国家的竞赛中脱颖而出的。

安卓卡的诊断突破是一张不起眼的滤纸,不过它浸染了碳纳米管溶液,碳纳米管是一种筒壁只有单个原子那么厚的空心圆筒,上面涂有某种特定的抗体,用于同你所寻找的病毒或蛋白质结合。安卓卡的主要观点是,当碳纳米管的之间距离变化时,会产生显著的导电性变化。当碳纳米管表面上的抗体与目标蛋白质接触时,蛋白质会粘附在碳纳米管上并将它们分开一点点。碳纳米管之间的这种距离变化能够通过电表检测到。安卓卡采用的是家得宝(Home Depot)售卖的50美元电表,但他表示,医生们可以轻松将他的试纸插入世界各地数百万糖尿病患者所使用的设备中。

安卓卡的试纸探测装置非常敏感。在100名患者样本的单盲试验中,它发现了间皮素的存在,极限为0.156纳克每毫升,远低于被视作符合胰腺癌的间皮素超表达(overexpresslon)的10纳克每毫升;间皮素是一种蛋白质,常用作胰腺癌的生物标志。在选择性方面,它也比现有的诊断测试高出100倍,也就是说不存在假阳性和假阴性。它忽略了健康患者样本以及仅仅患有胰腺炎的患者样本。与已有60年历史的诊断技术酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,缩写ELISA)相比,安卓卡的探测装置速度快168倍,是原来价格26.667分之一,且敏感400倍;酶联免疫吸附试验技术可用于验孕试纸和艾滋病毒、西尼罗河病毒(West Nile)及乙肝的病毒检查。安卓卡的试纸探测装置能够在癌症扩散之前发现与癌症相关的蛋白质的存在。这每年可以挽救数千名胰腺癌患者的生命。这一探测装置成本仅3美元(酶联免疫吸附试验成本可高达800美元),每张试纸可进行10项测试,每项测试需时5分钟。它还能用于检测对抗生素的抵抗力,并追踪接受化疗或放疗的癌症患者的治疗进展。

安卓卡目前正在为自己的发明申请专利,并将很快通过美国癌症研究协会(American Association for Cancer Research)提交自己的工作成果。他也将于6月25日就胰腺癌需要更多资金在国会上发言。

现在,安卓卡将继续推动自己的突破性试验,他表示这个试验将在几年内“完全取代酶联免疫吸附试验”。他想探索如何在一张试纸上放置多种抗体,以在血液中检测出多种引起反应的物质。

(编译/余倩)