来源:《侨报》 2018-08-15
假若有一名已知身材矮小、名叫“癌”的坏蛋,躲进了一个挤满各色人等的体育场;警察下令,高个子站到右边,矮个子站到左边;再到左边去找那个“癌”,是不是容易得多?
从充斥数以亿计细胞的血液中,用超声波“隔山打牛”,把其中直径只有35-150纳米的外泌体分离出来,再从分离物里寻找有没有肿瘤细胞的外泌体,为癌症早期检测、诊断和治疗提供实据。
这是杜克大学机械工程与材料科学系杰出教授黄俊率领的团队,在全球率先发明的“声波镊子”技术。
所谓外泌体,是多种细胞在正常及病理状态下均可分泌的盘状囊泡。此前的大量科研发现,外泌体的功能多种多样,其中癌细胞的外泌体能在细胞间传递信息,参与癌细胞与正常细胞遗传信息交换,促进肿瘤的生成与侵袭。“过去通常采用的高速离心技术,设备庞大、复杂,分离纯度不高,耗时长达8小时左右;我们采用声波分离技术,仅需要十几分钟就能得到高质量的外泌体,不仅纯度上大为提高,而且对外泌体没有损伤,保留有活性,更有利于后期疾病的检测和治疗。”黄俊教授说。
为什么将其形象地称为“镊子”?黄教授打比方说,一位身手不凡的足球好手,可以用一记精准的弧圈球,将皮球从禁区外射进守门员扑不到的死角。他的团队擅长用声波操纵流体和流体中的生物颗粒,可以让癌细胞从其他细胞中分离出来,也可以让某一个细胞在液体中“写字”,留下诸如“DUKE”之类人为设定的“足迹”。这种驾驭声波的能力是他的团队长期探索和积累修炼出来的,也为他们赢得了世界性的影响和声誉。
从加州大学洛杉矶分校获得博士学位后,黄俊担任宾夕法尼亚州立大学教授十余年,2016年带领研究团队移师南下进入杜克。记者近日在他简洁的办公室看到,各类奖牌、证书点缀书架、墙壁,他们研究团队引用率雄踞最高1%范围内的十几篇论文,整整齐齐镶在镜框里挂满了一面墙。
黄俊介绍,他们之前的研究主要针对血液中直径从几到几十微米不等的循环肿瘤细胞,并取得了较好分离效果。可这类细胞在血液中含量极低,每毫升癌症病人血样中大概含有十亿个血细胞,但仅含约1到100个循环肿瘤细胞,实验室的分析效果在实际应用中效率难以保证。外泌体尽管直径小得多,但每毫升所含个数从几千至几十亿个不等,相对容易找到和分离,更重要的是,不仅血液里有,它还天然存在于唾液、尿液、脑脊液、乳汁等体液里,能为检测和治疗疾病提供更多选择和便利。
据称,黄教授正将“声波镊子”技术推向应用,已获得美国国立卫生研究院(简称NIH)资助,技术完善和设备研发工作目前在杜克大学实验室和设在三角科技园区的公司同时进行。他说,他们试图将复杂的技术模块化,生产出用户可以按键操作的便携式仪器。借助这种仪器可进行癌症早期筛查、分析癌变部位及程度、采取外泌体介入治疗等,应用前景值得期待。