新的癌症诊断技术首次亮相

　　智利瓦尔迪维亚和美国华盛顿特区——癌细胞以比正常细胞高得多的速度分解糖并代谢产生乳酸。这种现象，提供了一种有癌存在的警示信号，即可通过PET（正电子断层扫描）扫描诊断，并可能为新的癌症疗法提供一个方向。现在，位于智利瓦尔迪维亚的科学研究中心（CECs）的一个研究团队，与卡内基科学研究所的沃尔夫·弗鲁曼（Wolf Frommer）合作，发明了一种能实时检测单个细胞中乳酸水平的分子传感器。

　　在此进展之前，没有其他测定方法可以非侵入性实时检测单个细胞的乳酸水平。该研究的论文发表在《公共科学图书馆杂志》（PLOS ONE），这对了解癌症危害而出现问题细胞的类型如何不同是一个好消息。

　　这篇论文的第一作者、CECs研究人员亚历江德罗·圣马丁（Alejandro San Martin）解释说：“最近十年来，卡内基的弗鲁曼实验室率先使用福斯特共振能量转移即FRET于传感器，以简单的荧光颜色变化来测定单个细胞中糖的浓度和流动。这，已开始彻底改变细胞代谢领域的研究。”“使用相同的基本物理原理，和受糖传感器的启发，我们现在基于一种转录因子发明了一种新型传感器。一种通常有助于细菌适应其环境的分子，现已被用来为我们测量乳酸。”

　　乳酸作为正常代谢过程的一种成分，在细胞之间和细胞内部穿梭往返。但，乳酸也涉及与炎症、细胞供氧不足、组织供血受限和神经系统退化、还有癌症等的发生有关。

　　项目负责人菲利普·巴罗斯(Felipe Barros)解释说：“测定乳酸的标准方法，是基于一些酶之间的反应，它需要复杂细胞混合物中的大量细胞。”“这就使它在发生癌变时，很难或甚至不可能观察不同类型的细胞如何在起作用。我们的新技术，可以测定单个细胞的代谢，给我们提供了一个新的窗口，以了解不同的癌症是如何运作的。这种技术的一个重要优点，它可能在高通量方式中被使用，如药物开发是需要的。

　　本研究，使用一种细菌转录因子——与特定的DNA序列结合的一种蛋白质，控制遗传信息从DNA到RNA的流动——以此作为一种手段，来制作和插入这种乳酸传感器。他们把这种传感器运用于三种类型的细胞：正常的脑细胞、肿瘤脑细胞和人胚胎细胞。该传感器，可定量浓度非常低的乳酸，提供了一种具有前所未有的检测灵敏度和幅度。

　　研究人员发现，肿瘤细胞比非肿瘤细胞产生乳酸的速度快3~5倍。弗鲁曼说：“高速度的产生乳酸，是癌细胞代谢的特征。”“这个结果，为了解不同类型癌症代谢的细微差别，和开发与这种祸害作斗争的新技术，铺平了一条道路。”

　　此外，这种生物传感器，有望解决存在已久的争议。在此期间，一些研究已表明葡萄糖为脑提供能量，最近的研究已提供了乳酸为神经元的代谢供给能量的证据。乳酸的氧化，可用于生产大量的三磷酸腺苷（ATP）——细胞中携带能量的辅酶。巴鲁斯团队和弗鲁曼团队，对关于使用他们新的传感器，连同先前开发的葡萄糖传感器一起，解决了这个不可思议的问题，感到很高兴。最近，两个实验室之间的合作，导致了这种可以测定单个细胞中葡萄糖消耗率的首创方法获得了专利权。

　　这一论文的作者是Alejandro San Martin, Sebastián Ceballo, Iván Ruminot, Rodrigo Lerchundi, Wolf Frommer, Luis Felipe Barros 。该研究得到了智利政府通过国家科学和技术研究委员会的卓越基础融资项目中心、the Gobierno Regional de Los Ríos, Fondecyt、 美国国家卫生研究院和卡内基科学研究所的支持。

　　卡内基科学研究所（carnegiescience.edu），是一个私人非盈利性组织，总部设在华盛顿特区，在美国设有6个研究部门。该所成立于1902年，一直是基础科学研究的先锋力量。卡内基的科学家们，是植物生物学、发育生物学、天文学、材料科学、全球生态学和地球与行星科学中的领先者。

　　CECs（科学研究中心）（cecs.cl）是一个私人非盈利性公司，致力于科学研究的开发、促进和推广。CECs的科学家，是理论物理、实验生物医学及冰川与气候变化领域中的领先者。