嶄新的早期癌症檢測奈米科技

倘若家家戶戶都有早期預警癌症的系統會如何呢？約書亞·史密斯研發一種奈米生技的癌症警報系統，能夠自動快篩「胞外染色體」這些生物標記。他在這個前瞻的演講裡分享革新的癌症偵測法，最終能挽救許多性命。

「你得了癌症。」

很不幸，約有 40% 的人
會在活著時聽到這幾個字，

其中半數終將不治。

意味著我們每五個親友當中

有兩個會被診斷出罹患某種癌症，

而一個會病故。

除了身心受苦，

大約三分之一的美國癌症倖存者

會因為醫療而負債累累；

他們破產的機率

至少是未罹癌者的 2.5 倍。

癌症無所不在，

它損耗人的情感，

使許多人

散盡家財。

但是被診斷出罹癌不等於被宣判死刑。

及早發現

和貼近找出它的成因，

對於提高存活率、

減低情緒影響，

和降低財務負擔至關重要。

最關鍵的是要儘早發現癌症，

這也是我主要的研究目標之一，

能夠大大提高存活率。

舉乳癌為例，

在第一期就診斷且治療的患者

五年的存活率幾近百分之百，

如果到第四期才治療就只剩 22%。

大腸直腸癌和卵巢癌的情況類似。

大家都知道，早期的準確診斷

是存活與否的關鍵。

問題是很多癌症篩檢具有侵入性，

價格昂貴，

常常不準確，

並且等待結果既焦慮又曠日費時。

更糟的是若干癌症，

例如卵巢癌、肝癌、胰臟癌，

根本沒有好的檢驗方式，

意味著等到出現症狀時

已經到了癌症擴散的晚期。

就好像在沒有龍捲風預警的地區

沒有警報，

一旦龍捲風到了家門口，

存活的機會就大大減少了。

方便、易取得、

便宜、非侵入性

和快篩的定期檢驗方式

將會是我們對抗癌症的強大利器。

及早發現讓我們能搶得治療先機，

而非只苦追在它殘酷無情的腳步後面。

這正是我的工作。

過去三年來，

我一直在研發能夠幫助臨床醫生

快速、早期診斷癌症的科技。

強烈的科學好奇心與熱情

推動我要改變那些癌症的統計數據。

去年

我的妻子被診斷出罹患乳癌，

使這努力成了與自身息息相關的戰鬥，

參雜了我始料未及的情感層面。

我親身體驗到

治療對生活所造成的巨大衝擊，

十分清楚它帶來的精神浩劫，

癌症可能會毀滅我們的家庭，

包括我們兩個年幼的女兒。

經由定期乳房攝影檢查及早發現，

我們得以專注治療仍限於局部的腫瘤，

使得我再次確認早期診斷極其重要。

不同於其他的癌症，

乳房攝影檢查能有效偵測早期乳癌。

儘管如此，仍有人沒定期做檢查，

也有人未達建議該接受乳房攝影
檢查的年齡之前就已罹患乳癌。

因此，即便已有篩檢方式的癌症
仍有很大的改善空間。

而那些尚未有篩檢法的癌症
更將會大大受益。

癌症研究者的關鍵挑戰在於

開發出一種用於定期體檢，

能夠更容易查出多種癌症的方法。

想像這情境：

醫生在定期體檢時能採取
簡單、非侵入性的尿液樣本

或是其他的液狀活檢體，

在你離開診所之前就告訴你結果。

這樣的科技能夠大量減少

早期癌症篩檢所漏掉的人數。

我的工程與生化研究團隊面對這挑戰，

正試圖找出一種能在人們仍健康時

就會觸發應該去做定期體檢的警示，

一旦出現癌症徵兆，馬上採取行動，

不讓它有機會擴展到中、後期。

此處的殺手鐧被稱為「胞外染色體」，

是細胞經常脫落的小小逃生艙。

胞外染色體

是能在癌症早期預警的重要生物標記。

這些標記大量而廣泛存在體液裡，

包括血液、尿液和唾液中，

不具侵入性，極具液體活檢的優勢。

但這裡仍然有個問題，

能夠自動快篩這些生物標記的機制

目前並不存在。

我們建立了稱作「奈米 DLD」的科技

能夠精準做到

自動分離出胞外染色體

以快速癌症篩檢。

胞外染色體是出現在液體活檢陣線的

最新早期預警利器。

它們非常微小，

直徑僅有 30 到 150 奈米，

小到

一粒紅血球的體積裡能裝下一百萬個，

比例相當於一顆高爾夫球

對應於一粒沙子。

它雖曾被認為是細胞廢物的垃圾桶，

後來卻發現，事實上細胞經由

產生和吸收胞外染色體來互相溝通，

因為它們具有表面接收器、蛋白質

以及母細胞所給予的基因。

一旦被臨近的細胞所吸收，

胞外染色體就會釋放內含的物質，

大幅改變接收細胞的基因表現。

有些是好的改變；

但在癌症的情況下

則是不好的改變。

因為它們被母細胞的物質包覆著，

裡頭含有環境的樣本，

可以提供來源細胞的健康情況。

胞外染色體具有這些無價的特質

使得醫生能從細胞層面

監測你的健康水平。

但想要儘早發現癌症

就必須頻繁截取這些訊息，

看體內潛伏的鬧事份子

是不是要滋事了。

這就是為什麼定期檢查非常重要，

以及我們為什麼要發展這科技。

儘管今年市場上出現了
首宗胞外染色體檢驗機制，

它們還不是主流的篩檢選項。

除了上市的時間很短，

另一個影響普及的因素

是目前尚無法自動分離出胞外染色體，

所以用於定期體檢仍不夠便宜。

當下隔絕胞外染色體的標準做法，

包括超速離心法，

必須使用昂貴的實驗器材，

由專業培訓過的技師操作，

耗費三十小時來處理一份樣本。

我們想出另一種方法，

從尿液之類的液體樣本

自動分離出胞外染色體。

我們用基於晶片的持續流動分離技術，

這方法稱為「確定性側向位移」。

藉由過去五十年來半導體產業

非常成功的晶片微縮技術，

我們把這技術

從微米縮小到了真正的奈米等級。

原理是什麼呢？

簡單來說，

把許多有奈米級間隙的細小柱子

排成能讓液體細細分流的形式，

較大的癌症奈米粒子會改道，

與較小的健康粒子分流；

另一方面，

體積較小的健康粒子
會沿著之字形的方向移動。

結果大小兩種粒子被完全分開了。

可以把分離的過程

觀想成用有高度限制的穿山隧道

把車流一分為二：

一條進隧道，另一條繞山而過。

像這樣，小車可以進入隧道，

而載有危險物品的大卡車

只能繞路。

由車輛的大小和載物的種類引導，

不會阻礙車流。

我們建置的工作原理相同，

只是規模遠小得多。

用分離篩檢的理念來分析

簡易取得的尿液、血液或唾液樣本，

近幾年內就可實行。

最終，這方法能分離和偵測出

與特定癌症相關的胞外染色體，

而且自偵測至結果僅需數分鐘，

使得篩檢的過程快速且無痛。

廣泛說，

有了奈米級精準的自動化分離機制

與濃縮的生物標記，

使我們更能了解癌症等疾病；

它的應用廣泛，從準備樣品、診斷，

至觀察抗藥性和治療都能做。

即使在我的妻子罹癌之前，

我已經夢想要自動化檢驗的過程，

要使定期檢查更容易，

就像亨利·福特自動化汽車的生產線，

使得普羅大眾買得起汽車那樣。

自動化是普及的關鍵。

就像胡佛選總統的逐夢精神口號：

「每只鍋裡有雞肉，每間車庫有輛車。」

我們開發這技術

為的是把早期的癌症預警系統

最終普及於每個家庭。

讓每個男人、女人和小孩

都能夠在仍然健康時就定期做檢查，

在初發的早期就偵測到癌症。

我希望，我夢想

要幫助世人

避掉癌症患者所面對的昂貴開銷，

免去身體、財務和精神層面的艱辛，

那是我再熟悉也不過的艱辛。

我也開心地告訴大家，

由於發現得早，

我的妻子治癌成功，

謝天謝地，現在她已肅清癌細胞。

（掌聲）

我希望每位罹癌者都能被治癒。

我團隊開發的奈米生物標記分離法

能快速、早期偵測出癌症。

我樂觀看待在未來十年內，

這技術會被用來

保護我們的朋友、家人和子孫後代。

即便我們不幸被診斷出癌症，

早期警示將會提供更大的治癒希望。

謝謝大家。

（掌聲）