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      生物技術與新型生物標志物助力多種疾病的診斷

      2020-09-22 09:49:53 生物谷

      本文系生物谷原創編譯,歡迎分享,轉載須授權!


      本期谷君為大家帶來的是新型生物標志物或生物技術應用于疾病診斷領域的最新研究進展,希望讀者朋友們能夠喜歡。


      1.新型檢測技術可“兩分鐘”診斷肝癌發生風險




      據WHO的調查結果,2015年全世界有788000人因肝癌而死亡,而目前最大的條產是如何在疾病發生的早期進行及時的診斷,從而避免疾病的惡化以及治療效果的降低。


      最近,來自猶他大學化學工程學教授Marc Porter等人開發出了一種快速檢測肝癌的方法,這種方法不需要依賴生物切片樣本,檢測時間也從兩周縮短至兩分鐘。此外,這種方法不僅快速,而且廉價:檢測成本只需要3美元。另一方面,這種檢測方法不需要特定的醫院或設備,患者可以隨時隨地進行檢測,極大了便利了有需求的人群。


      目前,檢測感染的方法依賴于血液檢測以及超聲波成像。而這兩種檢測方法僅限于大型城市所有,給中低收入家庭造成了極大的負擔。


      而這一新型的檢測方法只是利用一個內部裝有含生物活性檢測物的薄膜的小型塑料管。一滴血液、唾液、尿液甚至眼淚等等就可以作為最初的檢測樣本。檢測樣本滴到薄膜上之后將會在上面再覆蓋一層附著有檢測生物標志物的底物的金顆粒。如果樣本中含有對應的生物標記物,那么將會產生顏色反應。這一技術大大提高了目前的檢測效率。


      如今,研究者們已經完成了該技術的概念性試驗,并且開發出了檢測試劑盒的樣品。由于東亞地區是肝癌的高發區域,因此研究者們計劃在2019年在蒙古國對這一試劑盒的檢測效果進行系統性的評估。


      2. 人工智能有助于皮膚癌癥的早期診斷


      最近,來自Waterloo大學以及Sunnybrook研究所的研究者們開發出了一種利用人工智能技術檢測皮膚黑色素瘤的方法。


      這項研究利用機器學習軟件,通過對皮膚傷口圖像進行分析,從而為醫生們提供與黑色素瘤生物標志有關的客觀證據。目前來講,黑色素瘤是一種致死率極高的惡性癌癥,但如果治療及時的話還是能夠治愈的。


      這項人工智能系統能夠讓機器學習數萬張皮膚的圖像以及相應的真黑素與血紅素的水平,能夠顯著降低不必要的生物樣本數量,從而大幅地降低衛生護理的成本。此外,這項技術還能夠給予醫生一些針對皮膚傷口特征的客觀信息,從而幫助他們在進行手術之前排除黑色素瘤的風險。


      據研究者們稱,該技術將最快于明年進入臨床實踐中。


      "這項技術對于皮膚癌的臨床診斷將具有重要的意義",研究者之一,來自Waterloo的系統工程設計學教授Alexander Wong說道:"隨著我們掌握的信息的深入,診斷的準確性也將大幅提高"。


      目前,皮膚病學家還需要依賴對皮膚傷口進行觀察診斷進而得出主觀性的診斷結果,而這一新開發出的系統則能夠通過對傷口處的生物標志物進行分析,得出穩定的、定量化的信息。特別地,通過對皮膚中真黑素以及血紅蛋白的水平進行分析,從而對患者患黑色素瘤的風險作出評價。


      相關結果在最近召開的第14屆國際成像分析與認知會議上進行了展示。


      3. Ame J Car:膽固醇晶體或可作為心臟病的診斷標志物

      DOI: dx.doi.org/10.1016/j.amjcard.2017.07.075




      最近,來自密歇根州立大學的研究者們對240名急診室患者進行分析發現了患者體內的膽固醇晶體與心臟病發病之間的關系。


      該研究的首席作者,來自MSU的首席心血管專家George Abela分析了阻塞心臟病患者心臟動脈的物質成分,發現其中有89%的患者該部位存在過量的膽固醇晶體沉積。相關結果發表在最近一期的《American Journal of Cardiology》雜志上。


      這些晶體是由患者心臟中沉積的斑塊所釋放的,其中同時含有脂、鈣以及其它成分。隨著這些物質在動脈血管中的不斷積累,將最終導致動脈粥樣硬化的發生。


      "我們之前的研究發現,當膽固醇分子從液態轉變為晶體狀態時,體積將會明顯增大",Abela說道:"膽固醇分子在血管中的擴張會導致血管壁的破裂、阻塞血液的流動,進而導致心臟病以及中風等疾病的發生"。


      心臟病患者病發時會被送入急救室,而Abela等人則利用此便利將患者體內的斑塊吸出進行分析。他們發現這些大體積的晶體團塊能夠突破斑塊以及動脈血管壁的阻隔進入心臟,進而阻斷血流導致病發。


      "如今我們知道這些大規模的晶體沉積是導致心臟病發作的重要原因之一",Abela說道。這項研究同時驗證了此前所發現的膽固醇晶體能夠激活炎性因子,例如IL-1b等等。


      "如今,我們發現這些膽固醇晶體在阻塞血管方面的具體影響,因此通過靶向這些晶體設計藥物或許能夠降低心臟損壞的風險",Abela說道。


      4. Neurology:嗅覺失靈,診斷阿爾茲海默癥的新方法




      當你開始失去記憶時,為時已晚,那是因為阿爾茲海默癥對你造成的腦損傷可能已經長達20年,這也是為什么科學家如何實現對這個疾病進行早期診斷如此感興趣??茖W家們相信簡單的氣味鑒別實驗可以幫助他們鑒定阿爾茲海默癥。

      “盡管阿爾茲海默癥的治療方法一直沒找到,但是,如果我們能把發病時間延遲5年,我們就能讓阿爾茲海默癥的癥狀的流行程度和嚴重度下降50%?!丙溈思獱柎髮W精神衛生中心的John Breitner說。


      泡泡糖還是汽油?


      平均歲數63歲的人中,有接近300人有患阿爾茲海默癥的風險,因為他們的雙親中由一方患有此病。這些人被要求測試分辨各種各樣的氣味,包括泡泡糖、汽油和檸檬等,其中100人還會定期進行腰椎穿刺監測他們的腦脊髓液中的各種與阿爾茲海默癥相關的蛋白含量。研究人員發現分辨氣味最難的那些人身體中與阿爾茲海默癥相關的蛋白指標明顯有關聯。


      這篇文章的一作Marie-Elyse Lafaille-Magnan說:“這也是第一次明確得出失去嗅覺鑒別能力與生物指標預測阿爾茲海默癥有關的結論?!痹谶^去的30多年中,研究者們一直在探尋失憶與鑒別氣味困難癥的關系。這很容易理解,阿爾茲海默癥首先影響的就是同在第一大腦結構與感受氣味有關的嗅球和與記憶有關的內嗅皮層。


      一個更便宜的檢測阿爾茲海默癥進程的方法


      “這意味著相對于目前正在使用的、花費較多的腦脊液測試,一個簡單的嗅覺測試就可以給我們提供疾病發展進程的信息?!毖芯咳藛T說?!暗浅税柶澓DY以外,其他的一些疾病也會引起嗅覺失靈,所以嗅覺測試不能完全地替代腦脊液測試?!?/p>


      研究人員表示將來還要進一步對嗅覺失靈與疾病進程的機制進行研究。也許到那個時候,小小的嗅覺測試可以真正地成為臨床診斷阿爾茲海默癥的另一種方法。


      5. ChemBioChem:重磅!科學家成功利用糖分子實現對癌癥的診斷!

      DOI: 10.1002/cbic.201700251




      半乳凝素(Galectins)是一種家族蛋白,近些年來其不斷推動癌癥領域的研究,其中最有代表性的就是半乳凝素-1,其數量巨大,位于所有人類細胞和腫瘤細胞表面,這就使其成為癌癥診斷和新型療法開發領域的新型靶點。


      日前,來自德國維爾茨堡大學的研究人員就通過研究利用糖分子實現了對癌癥的診斷,相關研究刊登于國際雜志ChemBioChem上;研究者Jurgen Seibel教授表示,我們都知道,半乳凝素-1分子會幫助腫瘤細胞隱藏起來免于機體免疫系統攻擊,近來有研究認為,當半乳凝素-1的功能被阻斷時,免疫細胞就會識別腫瘤并且發動T細胞對腫瘤發起攻擊。


      因此,半乳凝素-1或許就會成為癌癥研究的焦點,研究者Seibel和其同事非常感興趣對該蛋白的特殊部分—碳水化合物識別結構域進行研究,文章中他們設計了一種能夠非常適合于該結構域的復雜糖分子。Seibel說道,我們將糖分子固定在一個“停泊位點”上,并且連接上熒光染料或藥物分子,此外,研究者還描述了該糖分子如何同具有高分辨X射線結構的半乳凝素-1進行結合。


      本文研究或能幫助研究人員開發半乳凝素-1的高親和配體及藥物;目前研究人員正在通過更為深入的研究來開發能夠檢測半乳凝素-1的快速檢測手段,研究人員希望能夠早日開發出快速診斷諸如神經細胞瘤等腫瘤的新方法;未來研究者Seibel及其同事將會通過研究把糖分子擴展為一種新型的穿梭系統來幫助藥物制劑直接運輸到腫瘤位點實施殺滅活動。


      6. Sci Adv:科學家們找到阿茲海默癥的新型診斷標志物




      阿茲海默癥的診斷是一個十分棘手的問題,它也阻礙了個體化醫療與治療的發展。根據最近來自俄亥俄州立大學的一項研究,研究者們似乎找到了能夠準確預測患者患阿茲海默癥的診斷方法。


      根據該文章的作者,來自俄亥俄州立大學的生物醫學工程學教授Mingjun Zhang的說法,他們首先發現了能夠精確診斷的生物標志物:即在患者的脊髓液與血液中發生改變的蛋白質。具體地,隨著阿茲海默癥疾病的嚴重化,這些蛋白質會變得更長,更堅硬以及更容易聚團。


      之后,研究者們對這些生物標志物預計其它一些因子,例如患者認知水平等,進行了深入分析,并且設計算法對這些因素與疾病嚴重程度之間的關系進行排名。通過這種處理,研究者們發現這一公式能夠準確地判斷疾病的不同發展階段。


      相關結果發表在《Science Advances》雜志上?!盎谶@樣的工具,我們能夠預測疾病的發展速度,這是目前臨床上無法做到的”,Zhang說道:“通過對疾病的多種影響因素進行同時觀測,能夠提高診斷的可信度”。


      這一研究所用到的數據是來自一家生物信息數據庫,他們使用的患者的脊髓液與血液樣本則是由文章的共同作者,來自臨床神經學與心理學系的Douglas Scharre提供的。根據Scharre的說法,這一結果目前還無法應用于臨床診斷,但能夠對阿茲海默癥的治療起到多角度的提升作用。


      目前的醫療手段僅僅能夠對疾病的一些癥狀起到緩解的作用,而這一治療效果也依賴于早期的成功診斷。這一診斷技術的進步能夠或許能夠幫助醫生們更加快速地進行診斷,并且在認知退化癥狀發生之前進行針對性的治療。


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