癌症越早发现，治疗效果越好。新技术正在接近检测极限――朝着预防的前沿在发展
未来几年后的一天，进行例行检查的患者可能仅仅是来到医生办公室的一台小型仪器前，几分钟后就能被告知是否患有癌症的一些早期征兆，包括利用常规血液测试胆固醇含量的机会，也会检测到因体积小而难以检测的肿瘤细胞，以及一个皮肤科医生可以通过某种机器即刻检测出肿块的良恶性，代替做组织切片进行的活检。
至少，这些是开发检测癌症早期征兆技术的研究人员的美好愿望。严密的筛选（相对于诊断疑似癌症，应该在没有发病迹象的人群中寻找癌症的痕迹），可增加治愈率，即如果癌症在早期被发现，将有更大的治愈机会。筛选可以有效降低癌症的死亡率。据美国国立癌症研究所（NCI）推测，结肠镜检查可将结直肠癌的发病率降低至少60%；始于2002年的美国肺癌筛查试验（NLST）项目最近发现，对重度吸烟者进行电脑断层扫描可将肺癌的发病率降低20%。研究人员正在探索一套潜在的检测方法，旨在可以结合甚至取代今日的结肠镜检查、乳房X光、子宫颈抹片检查等。如果这些方法被证实可以预防癌症死亡并且降低成本，它们将有机会成为常规医学检查的一部分。
光探针技术
利用光导纤维从身体内部提供的图像，许多研究人员正在试图提高如内视镜检测法等现有技术的水平。例如，北卡罗来纳州杜克大学的工程师已经设计出一种光学系统，用以检测巴瑞特氏食道症（由于食道下段反复接触胃酸，导致该处食道管壁颜色和组成细胞发生改变的一种疾病）患者的癌前变化。因胃酸改变了食道内壁细胞的状况，使患者的食道癌发病风险增加了一倍――这种称做角分辨低相干干涉测量法的杜克技术，不同于传统的内窥镜检测，能对光学活检的细胞表层下的结构进行成像。
杜克大学的工程师亚当·威克斯（Adam Wax）说，纵观基底层下约300微米的上皮细胞，似乎有利于诊断细胞是否癌变。该系统的两束红外光，将穿透细胞的深度和在细胞中传播的广度进行比较，即通过在细胞中光反射的角度来揭示细胞结构的大小。这种方法分辨率较高，可以区分一个直径约10微米的正常大小的细胞核，在一定程度上讲，可以区分13微米的比较大的癌变前细胞。
威克斯认为，不断提高的内视镜检查法可以使活检变得更具有针对性，最终可完全取代活体组织切片检查。据NCI统计，食道癌导致美国每年近15万人死亡。他说：“我们希望通过这种工具（与结肠癌镜检一样），使死亡人数呈现递减的趋势。”目前，他已创办了一家名为“肿瘤视野”（Oncoscope）的公司，拟将筹集到的资金用于临床试验。
而光学相干断层扫描（OCT）是一种以光为基础的技术，可以检测出皮肤表皮下普通技术难以检测的非黑素瘤皮肤癌。威克斯旨在通过OCT提供的图像让医生去精确地检测细胞结构。包括眼科医生也可以通过OCT检查眼球的内部，并结合干涉技术绘制出细胞内结构，医生因此可以轻易地辨别它们是否正常。目前一家名为“迈克逊诊断”（Michelson Diagnostics）的英国公司正在研发便携式手持OCT扫描仪，以用来检测皮肤表层下的非黑素瘤皮肤癌。
这种名为“VivoSight”的扫描仪在外观和成本上皆可与用于妇科诊断的超声仪相媲美。生物医学工程师兼“迈克逊诊断”公司的医学应用主管戈登·麦肯齐（Gordon McKenzie）说：“我们可以轻易地看到病变的部位，现在该做的是收集癌症发生或癌前病变的资料。”他希望这种用于临床试验的仪器可以降低非恶性病变切片的使用，使组织切片的检查变得更加准确。经检测发现，许多癌变组织可能被遗留在体内，80%的恶性肿块的切除患者需要切除更多的组织。另外，还可以利用这种仪器检测到更多的结肠、宫颈，甚至皮肤的病变部位。
纳米粒子与分子
区分癌前和癌症是有必要的，尽可能早地检测到异常细胞的病变，就等同于在预防。以色列理工学院的化学工程师霍萨姆·海克（Hossam Haick）说：“诊断虽说不错，但检查却更为重要。”目前海克已建成了一系列纳米传感器，用于检测具有生物标记的特定癌症。这一以组织学为基础的检测过程，将可以显示正常细胞如何最终变成癌细胞的。
海克的纳米传感器可以检测由细胞进入和逸出（癌细胞的呼吸指标）血液时具有的挥发性有机化合物：一组由40个粒子组成的分子阵列，对醇、苯、有机烯烃等化合物均十分敏感。比如，患者向一个袋子中吹入气体，气体中具有挥发性的化合物通过与传感器中的分子互补结合，发出信号。该装置可以通过发出的一系列信号获知癌症的类型及癌症所处的阶段（参考癌细胞的呼吸值）。通过对癌症患者的测试，纳米传感器已可以识别胃癌、乳腺癌、结直肠癌和前列腺癌的分子信号。目前他正在为探索卵巢癌、肝癌以及胃癌的分子信号进行不懈努力，并以此作为公司的商业化技术。
由于获得的癌细胞太少，因此很难通过现有的检测技术进行鉴定，这是在早期探索中面临的一个挑战。哈佛大学医学院和麻省总院的生物医学工程师梅默特·托纳（Mehmet Toner）正在研制的一个芯片传感器，可以在一亿多个血细胞中挑选单一循环的肿瘤细胞（CTC）。其过程是将血液样品及癌细胞表面的抗体蛋白注入芯片，同时附上抗体微小磁珠。一旦检测到标记珠子上的细胞，即可以轻易地收集其他磁珠进行更精地密检测。托纳说，这种芯片被证实比先前的技术敏感。
除了早期检测，托纳说，癌症的血液检验比结肠镜检验更为广泛，这与它的使用方便和价格便宜是分不开的。结肠镜更适合50岁以上的人，而CTC芯片可以作为一种筛选的方法将一些患者排除在外，如果芯片检测发现了一些问题，也可将年轻人划入诊断范围。为此，Veridex公司计划在未来两年内生产1万到2万个磁珠芯片用于临床试验，以监测它们是如何检测CTC的。托纳指出，当前的技术仍然无法检测到细胞是否会发展成致命的癌症，这是一个悬而未决的问题。运用当今的技术发现癌症时可能为时已晚，而一个敏感的测试也可能会引起不必要的恐慌。他说：“癌症在体内可能与我们长期共存，但通过现有的技术发现时，它已经变成一个棘手的问题。”
寻找相关性
斯坦福加纳利癌症早期检测中心的杉吉夫·S·冈姆伯哈尔（Sanjiv S.Gambhir）说，事实上，过度诊断问题已经成为早期检测技术中的潜在风险。他强调说，我们的目标不是过早地发现所有的癌症，而是找到诱发癌症的早期迹象，即长期致命的癌症。这就需要生物学家和技术人员合作，既要了解检测发现的重要性，又要确定新的生物目标去完善检测技术，比如，具有识别性的预后标志物（这种蛋白质只存在于患有恶性肿瘤的病人身上）。
如果一个分子与带有同位素标记的分子结合，应用现有的成像技术不仅可以识别，还可以清晰地显现。然而，精通分子成像技术的冈姆伯哈尔，利用一个可以结合肿瘤细胞并赋予微泡（一种微小的充气囊，反射声波，会在超声波图像上显现）的探针，以取代放射性的标记，同时借助拉曼光散射，即利用反射表面的一小部分光子的方式改变波长――冈姆伯哈尔先注入以黄金纳米粒子标记的探针，然后用结肠镜找到拉曼信号。在应用中，这种技术可以改善结肠镜的检测，有助于息肉的发现，但往往容易错过癌前病变检查机会。
虽然最终目标是研发出一种检测恶性肿瘤早期迹象的技术，但如果研究人员确认病人已经得了癌症，会很容易验证新的检测技术是否有效。因此，许多技术的开发首先是用于一些较为简单的病例上，比如，检测肿瘤所处的阶段，或是确定患有恶性肿瘤的病人的活检部位。托纳说，技术是在不断发展的，一旦研究人员证实新技术在广泛的人群中奏效，医生将会使用一套强大的早期预警系统，这套系统在消息变坏之前会及时地将信息传达给我们。
资料来源Nature
责任编辑 则 鸣
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本文作者尼尔·萨维奇（Neil Savage），马萨诸塞州洛厄尔市自由撰稿人。