中国扬州大学研究团队研制出一种便携式电化学传感器,只需一滴唾液就能判断是否患有口腔癌。将唾液滴在指甲大小的柔性电极上,其中特定遗传物质的含量就会转化为电信号显现出来。在初步试验中,这种信号区分口腔癌患者与健康人群的准确率达到0.98分(满分1分),几乎接近完美。不过需要指出的是,这只是一个研究团队用少量样本确认的早期结果。

唾液中的一种遗传物质发出癌症信号

这种传感器捕捉的目标是微小核糖核酸(miRNA)之一的miR-31。它是一段短小的遗传物质片段,在细胞内负责调控其他基因的活动。2012年台湾研究团队首次报告称,口腔癌患者唾液中这种物质即便在极小的早期肿瘤阶段也已经增多,肿瘤切除后又会重新减少。同一研究还确认,这种物质在唾液中的检出比在血液中更为明显。此后多项研究支持了这一发现,miR-31由此成为口腔癌的候选标志物。

问题在于,此前测量这种物质需要依靠基因扩增检测(定量逆转录聚合酶链反应)的实验室手段。采集唾液、加入试剂、上机运行就要花费数小时,还必须具备专业人员和设备的检验室。这项研究的重点就是把整个流程压缩进一台手掌大小的装置。

传统实验室基因扩增检测仪器与放在手掌上的便携式电极传感器对比图

电极上的化学反应转化为电信号

研究团队在电极表面涂覆了一种由铁和DNA结合而成的特殊材料。这种材料导电性好,表面积大,能提供大量反应位点。miR-31一旦附着上去,就会形成一种名为"G-四链体"的特定形状遗传物质链,这种链条又能很好地结合亚甲蓝这种色素。色素在电极上积累得越多,电流信号就越强,研究团队正是利用这一组合作为信号放大的条形码。该方法的检测下限也很低,即使只有极微量的miR-31也能捕捉到信号。

将一滴唾液滴在柔性电极上并用便携式读取器读取的过程示意图

不是看照片判读,而是直接测量分子

这种方法与通过AI分析口腔照片标记可疑部位的口腔癌筛查走的是不同的路线。在介绍那种方式的文章中提到,它不容易漏掉病变,但也常常把正常组织误标为病变,这是其局限所在。而这款传感器不是测量肉眼可见的病变,而是直接检测唾液中的单个分子,因此有望在病变尚未显现的阶段就捕捉到信号。同一研究团队今年3月推出的前代装置是在紫外线下用智能手机摄像头拍摄荧光信号来读取结果,而这一次改为无需摄像头,仅凭电极的电信号就能获得结果。

目前仍是初步阶段的结果

这一结果是由一个研究团队完成的初步临床可行性评估。目前还没有汇集多家医院患者进行独立再验证的结果,它与非正常组织的其他口腔病变之间的区分能力如何,也仍待观察。尽管如此,这种在实验室之外直接以电信号读取唾液中遗传物质的方式本身,说明多个研究团队正围绕同一目标快速迭代各自的装置。要让这种用一枚掌上电极读取唾液的检测真正走进诊室,还需要更多的验证。