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Gut:用呼吸测胃癌,准确率可达92%

科学家们正在研发一种分析人类呼出气体的技术。在不久的未来,我们可以在几分钟之内通过分析呼出气体判断一个人是否患上了胃癌。


我们每天呼出和呼进的分子有其独特的组成模式,而这能够反映人体的健康情况。因此,科学家试图利用检测技术将人们的呼吸情况“打印出来”。实际上,我们已经研发出了与其相类似的技术检测其他类型的癌症。不过科学家表示分析呼吸情况对于检测胃癌而言意义重大,因为这种疾病在西方“很是低调”,较难被人们发现。


在消化病学期刊《Gut》刊登的一篇文章中,一组由胡萨姆·黑克(Hossam Haick)带领的科学家检测了484个拉脱维亚人的呼吸样本。在所有参与试验的人中,有接近100人此前已经被确诊患有胃癌但却没有开始任何治疗。除此之外,科学家对剩下的试验对象进行了分类,依照其患上胃癌的风险大小进行了分组。使用呼吸检测技术(也就是我们熟知的“纳米阵列分析”)分析有胃癌症状和无胃癌症状混合人群情况后,其准确率达到了92%。参与这项实验的科学家表示,目前我们用来检测胃癌的方式对人体侵害性太强,而我们未来完全可以利用呼吸检测代替现有技术。


目前,只有类似于手术这样的侵入式手段才能治愈胃癌。即便如此,也只有那些在疾病早期就得到确诊的病人才有机会重获健康。虽然胃癌在全球常见癌症类型中排名第五,但它在美国并不“引人注目”——仅仅在全美常见癌症中排名第十六。导致这一现象的原因很多,比如饮食习惯和类似于幽门螺杆菌这样常见细菌的存在。一般而言,当患者被确诊患有胃癌的时候,癌症已经扩散到了身体的其他部位。因此在美国,仅有28%的胃癌患者在确诊后能存活五年以上。目前,世界上只有日本和韩国重视胃癌的预防筛选和诊断工作,因为这两个国家的胃癌发病率相当高。


马西·莱亚(Marcis Leja)是参与研发新的胃癌筛选诊断技术的科学家之一,他表示大约三分之二的胃癌患者在疾病晚期才知道自己患上了这种疾病。莱亚说,全球每年新增胃癌病例接近一百万例。而随着胃癌的发病势头越来越凶猛,我们的确不应该“忽视”这个问题。目前我们主要采用胃镜技术来筛选诊断胃癌,也就是将一个摄像头通过患者的喉咙插入体内,直达胃部以观察病变部位。不过如果一个人没有表现出任何胃癌的症状,那么他们一般不会愿意忍受这种痛苦的侵入式检查。莱亚还补充称,新的呼吸检测技术相比现有技术而言成本更低,分析速度更快,也更易于操作。


在接受呼吸检测时,患者仅仅需要对着一根连接众多传感器的管子呼吸就可以了。这项技术使用的传感器包括两个组件:一个是能在特定分子出现时发生反应变化的有机薄膜,另一个是能将有机薄膜的反应转化成电信号的第二层薄膜。黑克和莱亚说,这些传感器在未来将直接内置于呼吸管之内,因此医生便可以像使用检测醉驾的体内酒精含量测定器一般使用呼吸检测装置。另外检测时间也会大大缩短,只需要几分钟就可以完成。


新技术没有用直接的方式检测人体内发生的病变,而是采用了迂回的“曲线救国”方案,实际上这种检测方法在古罗马时期就出现了。比如,肝功能衰竭会导致患者呼吸时有腥臭味,而糖尿病患者的呼吸则是香甜的丙酮味。


为了检测新技术的可靠性,科学家使用了多种多样的方式,而不是仅仅局限于分析呼吸的味道。科学家希望验证纳米阵列分析的结果真实可靠,因此还用质谱分析法对所有呼吸样本进行了检测分析。质谱分析法能精确识别出不同的化学物质,但是它不适用于癌症的筛选诊断工作,因为成本太高且耗时太长。不过,科学家可以利用质谱分析法创建一种胃癌的分子模型,方便此后利用纳米阵列分析技术寻找这种特定模型以进行确诊。莱亚解释道:“呼吸检测技术不能识别特定的物资,不过它能识别不同的模型。我们在不断完善这种技术,使其能够根据分子模型不同判断样本是患有胃癌、未患有胃癌还是患有其它类型疾病。”


虽然参与试验的科学家认为呼吸检测技术的准确度“杰出卓越”,但它仍然有2%的假阳性误报几率。也就是说,新技术有2%的可能认定未患有胃癌的患者罹患了胃癌。不过,科学家已经证明呼吸检测技术在识别未形成癌症的胃部疾病过程中表现优秀。莱亚说:“识别判定高风险的其他疾病是这项技术的次要任务。不过从临床角度来看,这个功能有时候能发挥更重要的作用。”


简·玛丽·霍顿(Jean-Marie Houghton)医生来自于马萨诸塞大学医学院,也是美国胃肠病协会的发言人。她表示“这项新技术前景广阔,但目前仍处于研发的初级阶段。我们需要在更多不同类型的人身上测试该技术。不过就早期研发成果而言,我们感到备受鼓舞。”


霍顿医生称,如果呼吸检测技术不能证明其在大规模人口身上的精确度,那么就不会得到推广和普及。其实人们更有可能将这项技术作为补充性工具,仅对特定情况下的患者使用。比如患者所处环境条件或者自身遗传基因表明其有较高的风险患上胃癌,但其本身没有实际表现出任何症状,那么这时候呼吸检测技术就能发挥作用。“如果你不愿意接受内窥镜检查,那么呼吸检测技术的意义就体现出来了。”霍顿说。


莱亚、黑克和由医学博士生海赛姆·阿玛尔(Haitham Amal)带领的团队中其他科学家已经开始着手研发下一代呼吸检测设备。莱亚说:“我们已经清晰地证明了研究成果在其他人群身上也能发挥作用。不过即便情况乐观,该技术还需要几年时间才能真正成熟。不过从绝对数量来看,胃癌的发病数量在可预见的未来内不会出现下降。”


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