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細胞放大鏡： 剝開癌細胞的“畫皮”

科普小知識檢測癌癥細胞陳洪淵


細胞放大鏡： 剝開癌細胞的“畫皮”



近期 ， 接二連三有公眾人物因癌癥突然離世 ， 令人扼腕的同時也引發熱議：我們該如何更早地發現癌癥 ， 從而獲得盡早治療的機會？
根據《全球癌癥報告》顯示 ， 2018年全球預計新增1810萬例癌癥病例 ， 死亡人數達960萬 。 而在中國 ， 癌癥已成為中國城市居民的頭號殺手 。 目前 ， 我國癌癥發病率接近世界平均水平 ， 但死亡率高于世界水平 。 世界衛生組織專家認為 ， 早診早治是關鍵 。
近日 ， 中科院院士、南京大學化學化工學院陳洪淵教授團隊 ， 在國際上率先實現了在納秒及納米尺度上對單個活細胞內生物分子化學反應過程的分析工作 ， 可精準測量單個細胞內分子的動態變化 。 也就是說 ， 有望對早期病變細胞進行檢測 ， 剝開癌細胞的“畫皮” ， 從而去幫助臨床大夫進行診療 。 相關研究發表在《美國科學院院報》等一系列國際一流刊物上 。
“看穿”細胞內分子的細微變化
如果把人體內的細胞比作廣場上的許多人 ， 表面上看起來他們都很正常 ， 但是其中有些人的內心已經起了變化 ， 就像是一群“潛伏者” ， 一旦時機成熟 ， 就會興風作浪 。
癌癥等疾病在早期時 ， 人體不會有任何癥狀 ， 如果按照一般的檢測手段 ， 相當于從外觀的角度 ， 透視或放大人體組織器官 ， 很難“看穿”細胞內分子的細微變化 。
一直以來 ， 科學家苦苦尋找能在早期辨別出這些“潛伏者”的有效方法 。 從上世紀80年代起 ， 依靠科學儀器對細胞內的分子變化情況進行精準探測 ， 并用化學分析的方法得出判斷結果 ， 逐漸成為一種全新的檢測手段 。
“就像一個人 ， 我們不僅要了解他的容貌、身高、體重 ， 還要了解他的性格 。 ”研究團隊的主要成員之一、南京大學江德臣教授打了個比方 。
【細胞放大鏡： 剝開癌細胞的“畫皮”】“人是由細胞組成的 ， 其中有復雜的變化過程 ， 我們希望從源頭追究細胞中的各種化學反應 。 ”陳洪淵說 ， 癌細胞是善于偽裝自己的 ， 這個儀器可以在細胞病變的最早期 ， 對正常細胞和病變細胞進行有效的識別 ， 以做出一些有價值的判斷 。
這個方法的基本原理就是用納米尺寸大小的探針 ， 深入到單個活細胞中 ， 利用探針表面的識別物或輸送進去的檢測試劑去尋找特定的分子 ， “就像在一群人當中尋找穿紅色衣服的人” ， 江德臣說 。
在南京大學生命分析化學國家重點實驗室 ， 科技日報采訪人員看到 ， 這套“單細胞高時空分辨分子動態分析系統” ， 由諸多分析模塊相接組合 ， 占據了一整間約120平米的實驗室 。 “我們這套測量系統通過綜合電化學、光學、質譜檢測手段 ， 可以探知細胞內的化學變化 。 你可以把它看作是‘化學顯微鏡’‘細胞放大鏡’ ， 它可以給各種細胞貼上分子標簽 。 ”陳洪淵介紹到 ， 我們要從實驗觀測到的結果 ， 想方設法剝開癌細胞的“畫皮” ， 從而去幫助臨床大夫進行診療 。
納米管中流過十億分之一的小水珠
科學研究發現 ， 任何物質都是由極微小的粒子及分子組成的, 細胞也不例外 。 這些微小顆粒分為細胞器、囊泡和分子 。 其中 ， 細胞器中的化學變化支配著細胞的很多活動 。
一般來說 ， 細胞的平均直徑在10—30微米之間 ， 而一個細胞器的直徑僅為50—100納米 。 想要在如此小的尺度上對其包含的分子進行化學反應的檢測 ， 可以說極為困難 。
“我們設計的納米探針 ， 根據檢測目標物的不同 ， 會在探針上修飾不同的識別物 ， 可以特征性地去識別一些分子 。 ”陳洪淵介紹說 ， 這就可以獲取被檢測區間中更加詳實的分子信息 。

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