“芯片上的蠕虫”设备有朝一日可帮助诊断肺癌

诸平

A “worm-on-a-chip” device tracks nematodes' movements toward odor molecules produced by lung cancer cells. Credit: Nari Jang

据美国化学会（American Chemical Society简称ACS）2022年3月20日提供的消息，“芯片上的蠕虫”设备有朝一日可以帮助诊断肺癌（'Worm-on-a-chip' device could someday help diagnose lung cancer）。

狗狗能用它们惊人的嗅觉从人类呼吸、血液和尿液样本中嗅出各种癌症。同样，在实验室中，一种简单得多的生物，即线虫（roundworm C. elegans），通过追踪气味向癌细胞蠕动。

2022年3月20日，在美国圣地亚哥会议中心(San Diego Convention Center)展览大厅C厅(Exhibit Hall C)举行的美国化学会分析化学分会(Division/Committee: [ANYL] Division of Analytical Chemistry, American Chemical Society)美国、加拿大、太平洋2022年春季会议(USA/Canada-Pacific-March 20, 2022, ACS Spring 2022)上，Nari Jang在会议上介绍了他们研制的一种利用微小蠕虫检测肺癌细胞的设备——Nari Jang; Arvie Camille V. de Guzman; Seung Hwan Lee; Shin Sik Choi（Presenter）. 3661974 - Non-invasive lung diagnosis system using odorant markers in Caenorhabditis elegans-on-a-chip. Division/Committee: [ANYL] Division of Analytical Chemistry, USA/Canada-Pacific-March 20, 2022 | Location: Exhibit Hall C (San Diego Convention Center). ACS Spring 2022. . 这种“芯片上的蠕虫(worm-on-a-chip)”有朝一日可以帮助医生在癌症早期阶段进行非侵入性诊断，因为，癌症的早期诊断对于有效治疗和生存至关重要，Nari Jang说。因此，癌症筛查应快速、简便、经济、无创。

目前，医生通过成像测试或活组织检查来诊断肺癌，但这些方法往往不能在肿瘤的早期发现。虽然狗可以通过训练来嗅出人类的癌症，但把它们放在实验室里是不现实的。

So Jang和Shin Sik Choi博士，该项目的首席研究员，决定使用一种被称为线虫（nematodes）的蠕虫，这种蠕虫很小(约1 mm长)，容易在实验室中生长，具有特殊的嗅觉，以开发一种非侵入性癌症诊断测试(noninvasive cancer diagnostic test)。

韩国明知大学(Myongji University in Korea)的Shin Sik Choi博士说：“肺癌细胞产生一组不同于正常细胞的气味分子。众所周知，居住在土壤中的线虫，秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans），会被特定的气味吸引或排斥，所以我们想到了一个想法，即利用线虫可否用来检测肺癌。”其他研究人员将线虫置于培养皿中，并加入人尿液滴，观察到线虫优先向癌症患者的尿液样本爬行。Nari Jang和Shin Sik Choi想要制作一种准确、易于测量的测试形式。

因此，研究小组用聚二甲基硅氧烷弹性体（polydimethylsiloxane elastomer）制作了一个芯片，芯片两端有一个孔，通过通道连接到中央腔室。研究人员将芯片放在一个琼脂皿（agar plate）上。在芯片的一端，他们加入了一滴来自肺癌细胞的培养基，在另一端，他们加入了来自正常肺成纤维细胞的培养基。他们把蠕虫放在中央腔中，一小时后，他们观察到更多的蠕虫向肺癌介质爬行，而不是正常介质。相比之下，带有一种名为odr-3的气味受体基因突变的蠕虫则不会表现出这种偏好行为。

基于这些测试，研究人员估计该设备在稀释的细胞培养基中检测癌细胞的效率约为70%。他们希望通过使用蠕虫来提高该方法的准确性和灵敏度，这些蠕虫之前曾暴露在癌细胞介质中，因此对癌症特有的气味分子有“记忆”。一旦该团队优化了用于检测培养的肺癌细胞的芯片上的线虫，他们计划继续测试尿液、唾液甚至人类呼出的气体。Shin Sik Choi博士表示:“我们将与医生合作，研究我们的方法是否能用于患者早期发现肺癌。”当然，研究者他们还计划在多种癌症上测试该设备。

在其它使用这种芯片上的蠕虫的研究中，研究人员识别出吸引秀丽线虫进入肺癌细胞的特定气味分子，包括一种名为2-乙基-1-己醇（2-ethyl-1-hexanol）的挥发性有机化合物，它具有花香味。Nari Jang说：“我们不知道为什么秀丽隐杆线虫会被肺癌组织或2-乙基-1-己醇所吸引，但我们猜测这些气味与它们最喜欢的食物的气味相似。”

上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览原文或者相关报道。

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