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探测癌症早期的纳米科技

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    “你患上了癌症。”
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    不幸的是,大约有百分之四十的人
    在他们的一生中会听到这几个字,
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    这些人中的一半最终不治身亡。
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    这意味你的亲朋好友中 ,
    五个有两个
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    会被诊断出某种癌症,
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    其中一个会死去。
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    除了身体上的痛苦之外,
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    美国差不多三分之一的癌症幸存者
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    会因为治疗负债累累,
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    他们申报破产的几率
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    是没有得过癌症的人的2.5倍。
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    这种疾病随处可见。
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    它使人承受感情上的痛苦,
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    对很多人来说,
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    会对财政状况带来毁灭性的影响。
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    但是被诊断为癌症
    并不是死亡判决书。
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    越早发现,
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    越靠近它的发生和起源,
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    就有越多治疗手段可以采取,
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    减少精神冲击,
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    并且最小化经济负担。
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    最重要的是,
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    尽早发现癌症——
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    这就是我研究的根本目标——
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    极大增加了存活下来的可能。
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    如果拿乳腺癌来举例,
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    我们发现在第一阶段
    诊断并治疗的患者,
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    几乎全部都能继续生活五年以上——
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    如果停留到第四阶段才开始治疗,
    该事件的几率就只有22%。
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    在结肠癌和卵巢癌中也存在相似的规律。
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    现在,我们都知道,
    在早期得到准确的检测结果
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    是存活的决定性因素。
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    问题在于,很多检验癌症的工具
    会对患者带来很大伤害,
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    价格昂贵,
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    经常不准确,
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    并且它们耗时很久。
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    更不好的是,对于某些癌症,
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    比如说卵巢癌、肝癌和胰腺癌,
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    我们甚至缺少有效的检测手段,
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    这意味着人们只能等到病情表露时,
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    这同时也意味着病情已经进入晚期。
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    就好像飓风来之前没有有效的预警,
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    癌症没有警告信号,
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    因为在你的生存几率被大幅降低的同时,
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    危险已经近在咫尺。
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    因此,我们必须要尽快研发出一种
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    方便可行、能够负担且
    不会造成伤害的常规检验方式,
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    这种检验方式就是我们对抗癌症的强大武器。
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    提早发现能够使我们在治疗中抢占先机
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    而非仅仅追赶它的步伐,
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    这就是我一直以来尝试去做的。
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    在过去的三年中,
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    我一直在研发能够为诊疗师带来
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    早期、即时癌症诊疗的科技。
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    促使我坚持下去的是强烈的科学好奇心,
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    以及改变现有数据的激情。
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    去年,
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    当我的妻子被诊断出乳腺癌时,
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    这种奋斗增加了更多的个人因素。
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    这个经历为我的研究增加了
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    空前强烈的感情维度。
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    我亲身经历了治疗手段对人生轨迹的改变,
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    并且我十分清楚它带来的精神灾难,
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    癌症会使圆满的家庭经历浩劫,
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    对我们来说,还包括了两个年幼的女儿。
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    因为我们在定期乳房检查中及早发现,
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    我们能够采取各种治疗手段,
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    定位肿瘤,
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    又一次是使我意识到早期诊断的重要性。
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    与其他癌症种类不同,
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    乳房X光为乳腺癌提供了一种早期的检查方式。
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    但并非所有人都会接受检查,
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    或者她们在中年之前,
    也就是推荐接受检查的时间,
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    就已经患上乳腺癌。
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    所以,我们还有很大前进的空间,
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    即便是那些有检查方式的癌症,
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    另外,这对发现当今未知的诊断手法
    也有极大的作用。
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    对癌症研究者最重要的挑战在于
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    找到一种可行的,
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    能够用于
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    多种癌症检查的途径。
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    想象一下,在常规体检中,
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    医生能够简单地取一份尿液样本,
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    或者其他一份活细胞样本,
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    在你离开诊所之前就能够给你结果。
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    这样一种科技能够极大程度上减少
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    错过早期诊断的人数。
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    我研究队伍中的工程师和生化学家,
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    就在向该目标努力。
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    我们想要找到一种能够频繁触发
    早期癌症诊断的方式,
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    在人们仍处于健康状态时
    就开始定期检查,
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    所以一旦产生癌症征兆,
    人们就可以马上采取行动,
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    而不是等到过了初期治疗阶段。
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    这里的杀手锏是一种极小的囊泡,
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    是一种名为外泌体的
    由细胞发散的茧状物。
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    外泌体作为重要的生物标记
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    在癌症发展过程中起到了早期警告作用。
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    因为它们在体液中大量存在,
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    包括血液、尿液和唾液,
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    它们可以被用于
    不对人体造成伤害的活组织检查。
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    但是有一个问题。
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    能够将生物标记快速分类的
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    自动机制当下并不存在。
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    我们称这个科技为nano-DLD,
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    它的功能是:
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    通过自动的将外泌体分离,
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    实现快速癌症诊断。
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    外泌体是出现在活体细胞中
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    最新发现的早期预警武器。
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    它们十分微小。
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    它们的直径仅仅是30到150纳米。
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    它们太小,
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    以至于你能够在一个红细胞里放一百万个。
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    差不多是一个高尔夫球
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    和一粒沙子大小的区别。
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    虽然它们曾经被认为是储存细胞废物的容器,
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    但有发现证明 ,
    细胞通过
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    产生和吸收外泌体进行沟通交流,
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    因为外泌体里面含有表面接收器,
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    蛋白质和从产生细胞中收集的遗传信息。
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    当被临近的细胞吸收之后,
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    外泌体会将内部物质释放出来,
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    造成大幅度的遗传信息改变——
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    有些是好的,
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    有些是不好的,
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    这就是癌症的成因。
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    因为它们被包裹在母细胞里,
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    并且包含一份环境样本,
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    它们为细胞的健康和起源
    提供了一份参考信息。
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    这些特质使得它们
    成为有效的信息来源,
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    让医生发现了
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    去从细胞层面检测健康水平的可能性。
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    但是要想尽早发现癌症,
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    你必须要频繁拦截查看这些信息,
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    看体内的致癌物质,
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    有没有打算发生癌变,
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    这也是为什么定期体检十分重要,
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    以及为什么我们要发展
    能够察觉癌症的科技。
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    第一个外泌体检验
    仅仅是今年才在市场上出现,
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    它们还不是体检的主流选择。
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    除了出现的时间过短以外,
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    另外一个影响普及的因素是
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    现在还没有发现合适的
    自发分离系统,
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    来降低定期检查的价格。
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    当下外泌体分离的最佳途径,
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    比如超速离心法,
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    这个过程需要昂贵的实验器材,
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    经过专业培训的技术人才,
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    以及差不多30个小时来
    处理一份样本。
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    我们想到了一种不同的途径达到同样的目的,
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    利用一份样本,比如尿液。
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    我们使用芯片基础的流动分离技术,
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    这个技术名为确定性侧向位移。
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    通过这种技术我们达到了
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    半导体产业过去50年试图达到的目标。
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    我们将这种技术的维度
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    从微米降到了真正的纳米。
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    它的工作原理是什么呢?
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    简单来说,
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    许多之间有纳米级空隙的极小柱子,
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    组成一种能将
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    流体分离开的形式,
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    在这种模式下 ,
    与癌症相关的纳米粒子
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    会在改道过程中与较小的健康粒子分开,
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    比较之下,
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    健康的粒子会顺着流向,
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    在柱子周围沿着Z字形移动。
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    最后就得到完全分开的两种粒子。
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    你能够直观地看到这个分离过程,
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    就好像高速路上的车分成两路一样,
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    一条路连到低高度的穿山隧道,
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    另一条绕过山脉。
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    小车可以走隧道,
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    带有危险品的卡车
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    就只能绕路。
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    通过区分大小和负载的物质种类,
    在不影响车流的前提下
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    交通就有效地被分离了。
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    把这缩小很多倍,
    就得到我们的系统的工作原理。
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    这里用到的理念是,
    癌症检查用到的分离
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    可以只是简单地分析尿液、血液或者唾液,
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    这是在很近的未来就有希望解决的问题。
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    我们希望
    最终能够用这种手段分离出
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    与特定癌症相关的外泌体,
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    并且在几分钟之内就生成检验结果。
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    这样就能够使快速检验完全无痛。
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    大体来说,
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    有了自动化的途径以及纳米层面的精准
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    分离的手段与对生物标记的使用,
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    为我们打开了解癌症等疾病的大门,
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    这种技术有各种各样的应用,
    从样品准备到诊断学,
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    从抗药性检测到治疗学。
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    在我妻子患上癌症之前,
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    实现检验自动化就是我的梦想——
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    希望能使得常规检查更加亲民,
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    就像是亨利·福特
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    通过发展流水线,
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    让汽车能够进入平常百姓的生活。
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    自动化是实现亲民的根本。
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    就好像胡佛之梦的中心,
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    “炖锅里有鸡肉,车库里有汽车,”
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    我们在发展的这项技术
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    最终能够将早期癌症检测系统
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    带给每个人。
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    这能够给男性、女性和小孩
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    在健康时就开始定期检测的机会,
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    在癌症的萌芽阶段及时采取措施。
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    我的希望和梦想,
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    就是帮助全世界的人
    省去高昂的开支——
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    以及免去癌症患者所面对的——
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    我十分熟悉的
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    物质、经济和精神灾难。
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    我还想高兴地告诉大家,
    因为我们发现得早,
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    我妻子的癌症治疗十分有效,
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    万幸,她现在已经被完全治愈。
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    (掌声)
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    对于每一个癌症患者,
    我都希望能看到同样的结果。
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    对于我们正在进行的
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    快速、早期癌症诊疗的
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    纳米生物标记分离的研究结果,
  • 11:49 - 11:51
    在接下来十年中,
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    我相信这种技术一定会被实现,
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    被用来保护我们的朋友、家人和子孙后代。
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    即便我们不幸被诊断出癌症,
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    早期诊断会带来更大治愈的希望。
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    谢谢大家。
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    (掌声)
Titel:
探测癌症早期的纳米科技
Sprecher:
约书亚·史密斯
Beschreibung:

如果每家每户都有一个癌症早期探测系统会怎样?研究员约书亚·史密斯正在研发纳米生物科技“癌症警报”,通过检验生物标记外泌体来追寻疾病轨迹。在这个思想前卫的演讲中,他向我们分享了革命性的癌症探测方法以及挽救生命的梦想。

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English
Team:
closed TED
Projekt:
TEDTalks
Duration:
12:26

Untertitel in Chinese, Simplified

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