新加坡国立大学的发明使活组织检查的侵入性更小

作者：张馨予

来自新加坡国立大学(NUS)的一组研究人员开发出一种新技术，可以灵敏，准确地检测和分类癌细胞，并通过最小侵入性活组织检查确定疾病侵袭性。利用这种称为STAMP(用于多重分析的序列拓扑组装)的新技术，可以在临床工作流程的早期阶段更快地获得全面的疾病信息，从而使医生能够更早，更有效地决定和管理治疗。

活组织检查涉及从体内清除少量组织，是医生诊断大多数癌症的主要方式。尽管较少侵入性的活组织检查程序是优选的，但它们可以产生不足的样品，导致不完整和/或不确定的诊断。只有在手术后才能做出明确的诊断和进一步的分析，如癌症分期;然后，这些长期等待的信息用于指导后续治疗决策。

STAMP技术克服了该临床工作流程的许多挑战，以实现早期和信息丰富的癌症诊断。STAMP使用可编程DNA条形码在一次测试中测量数十亿个蛋白质标记物 - 细胞中这些蛋白质标记物的数量和分布 - 来自小型临床样本。使用乳腺癌作为模型，STAMP实现了高于94%的高诊断准确度，与金标准组织病理学相当，并揭示了目前只能通过手术后组织分析获得的重要临床信息 - 所有这些都直接来自罚款针吸(FNA)活组织检查，活检最少侵入。

由新加坡国立大学健康创新与技术研究所(NUS iHealthtech)的助理教授邵惠林领导，这个由10名成员组成的研究团队花了两年多的时间来开发STAMP。

“我们的STAMP技术利用DNA的独特特性形成3D条形码。这些条形码可用于测量多种蛋白质标记物以及检测标记物在细胞中的特定位置。通过将这些标记分布模式映射到细胞中，STAMP可以提供疾病侵袭性的早期指征。目前的病理学技术仅测量一小部分蛋白质标记，需要数天的广泛处理。相比之下，STAMP的敏感性要高出一百万倍，可以从稀缺样本中提供高度信息分析，并可以作为只有两个小时，“邵教授说。

该团队的技术突破由着名的科学期刊Nature Biomedical Engineering出版。这项研究还被期刊刊登在新闻和观点中，并被选为2019年9月刊的封面故事。

在单次测试中追踪数十亿个蛋白质标记物

蛋白质表达和分布的综合分析对于发现生物标志物，早期疾病检测和治疗选择的合理化具有很大的希望。然而，当前的方法涉及成像和显微技术，这些技术复杂，耗时且具有有限的多路复用能力。STAMP的概念化和发展是为了应对这些挑战。

生命的蓝图，DNA在自然界中存在，作为通过其基本代码组合存储大量遗传信息的长条带。除了这种众所周知的线性形式外，DNA还可以精确设计，折叠成具有增强稳定性的3D纳米结构。STAMP利用DNA的这两个重要特性 - 存储信息的大容量以及折叠和展开成不同结构的可编程性 - 来设计可转换的条形码。这些STAMP条形码可用于在单个测试中测量数十亿个蛋白质标记物，并鉴定这些蛋白质标记物在细胞中的特定位置。

“为了在细胞中标记不同的蛋白质标记物，STAMP使用折叠成紧凑纳米结构的DNA条形码。这些3D条形码实现了高标记效率并且对生物降解保持稳定。每个3D条形码进一步给出了定位标签以编码蛋白质标记位置和在细胞内分布，“NUS iHealthtech博士生和新加坡国立大学生物医学工程系的博士生Noah Sundah先生解释说，这是该研究的第一作者。