撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
基于人群的诊断可以带来更高的生存率、更低的治疗并发症和更低的医疗成本，特别是对于像癌症这样的重大疾病。 发达国家的癌症发病率高，但中低收入国家也承受着沉重的癌症负担，中低收入国家占全世界癌症相关死亡的70%。然而，根据世界卫生组织的数据，只有不到30%的低收入国家拥有普遍可用的诊断设施（例如计算机断层扫描仪），这导致了高比例的未诊断病例。
与在专门设施进行的体内诊断不同，体外诊断，特别是使用血清的诊断，可通过初级保健机构的中心实验室综合网络进行。值得注意的是，血清检测所需的大容量样本载体（通常为2毫升真空采血管）、必要的储存条件（-80°C或-20°C）和冷链运输既昂贵又费力，限制了在中低收入国家扩大血清学诊断的范围和可持续性。这些缺点导致了最近干血斑标本领域的发展，例如干血清斑（DSS），它使用可运输的底物在区域或中央实验室进行集中检测，其样本装载方便，易于采样且存储简单。
上海交通大学钱昆、黄琳、华东师范大学万晶晶等人在Nature Sustainability期刊发表了题为：A sustainable approach to universal metabolic cancer diagnosis 的研究论文。
该研究报告了一种准确、经济、环境及用户友好的诊断工具，可用于多种癌症的诊断，包括胰腺癌、胃癌和结直肠癌。这一工具可以在数分钟内诊断出癌症，有助于满足人们对易获取诊断工具的需求，特别是在偏远地区。
目前，利用干血斑进行的体外诊断已在代谢研究中取得了大规模成功，用于筛查新生儿的先天代谢紊乱。 然而，体外癌症诊断主要依靠血液检测蛋白质、miRNA、循环肿瘤细胞或细胞外囊泡，这些成分在血斑的干燥过程中容易失活和降解。此外，干血斑中的少量血液（通常<50µl）远不足以检测上述癌症标志物。
相比之下，大多数代谢物在干血斑上保持稳定，可获得的代谢诊断可帮助卫生系统识别癌症代谢异常的个体。因此，使用干血斑检测癌症诱导的代谢变化对于分级医疗的可持续性非常重要，特别是在欠发达地区。
基于干血斑的代谢诊断在临床实验室的可持续性面临分析工具的鲁棒性方面的挑战。质谱（MS）是使用干血斑进行代谢诊断的主流工具，仅消耗微升级血液。然而，由于临床样本的混合物成分复杂，代谢物丰度低，普遍需要在质谱前进行繁琐的色谱分离。除了与质谱的耦合色谱，有机基质在激光解吸电离（LDI）质谱代谢分析中至关重要，但利用有机基质进行代谢分析存在灵敏度、选择性和重复性不理想的限制。
因此，迫切需要定制无机纳米颗粒（NP）作为代谢诊断的基质。特别是纳米颗粒增强的激光解吸电离质谱 （NPELDI MS） 应用于体外代谢诊断，使用无机纳米颗粒作为色谱替代品，选择性富集代谢物，并产生具有增强灵敏度的可重复数据。但NPELDI MS对干血斑分析的适应性尚未得到验证。此外，这一应用还存在着缺乏用于诊断的标准化操作程序的限制。
在这项研究中，研究团队开发了一种基于代谢物检测的癌症诊断方法，将干血清斑（DSS）与纳米颗粒增强的激光解吸电离质谱（NPELDI MS） 相结合，构建了一种完整的方法，具有从采样、运输、检测到诊断的标准化流程。 该方法结合了基于代谢信息的个体化治疗的高效率和低经济成本，实现了在欠发达地区降低胰腺癌、胃癌和结直肠癌的漏诊率 。
具体来说，该方法可以在几分钟内诊断多种癌症，包括胰腺癌、胃癌和结直肠癌，且成本低廉、环境友好、血清等效精度高、操作简便。进一步评估表明，在欠发达地区实施这一工具，通过与人口癌症筛查计划合作，可以将结直肠癌、胃癌和胰腺癌的未诊断病例比例从84.30%、77.57%和34.56%分别降低到 降低到 29.20%、 57.22%和 9.30%，总体降低幅度为20.35%-55.10%。 这项研究为提供更可持续的代谢诊断和最大健康收益提供了新见解。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41893-024-01323-9