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讓癌細胞發光》日本東大開發「螢光噴霧劑」,辨別癌細胞不再是難事!
實驗小鼠腸係膜上的微小癌細胞發綠光

日本東京大學研究所醫學系研究​科,與藥學系研究​​科教授浦野泰照等人,開發出一種螢光試劑,手術時只要在疑似癌症部位​​噴灑這種噴霧劑,使癌症部位發光,就可以將癌細胞與周圍組織區別開來。與該研究小組原來開發的試劑相比,可以適用於多種癌症。

在手術中發現微小癌細胞防止漏切對改善癌症患者的術後預後至關重要。研究發現,卵巢癌在開始治療階段,大多數患者已轉移到腹腔內。卵巢癌採用外科手術和腹腔鏡手術能有效治療,如果1mm以下的微小轉移癌也能夠切除,則能夠改善預後。但過去很難將微小的轉移癌跟正常組織區別開來,因此手術中需要可以觀察到微小轉移癌的技術。

浦野等人在2011年開發出了只噴患處就可以使轉移部位發光的螢光噴霧劑「gGlu-HMRG」。利用的原理是在癌細胞中,某種蛋白質分解酶活性升高。現在正利用取自患者的外科手術樣本驗證這一功能。

鎖定糖鏈分解酶

不過,gGlu-HMRG的目標酶活性低的癌症有很多,能檢出的癌症種類有限。因此,研究小組一直在開發能使更多癌症發光的試劑。

此次,研究小組利用癌細胞中糖鏈分解酶活性升高這一點,開發出了螢光噴霧劑。該試劑無色透明、不發螢光,但與癌細胞中所含的β-半乳糖苷酶發生反應,結構會發生變化,從而發出強烈的螢光。β-半乳糖苷酶是一種糖鏈分解酶,在卵巢癌、乳腺癌及大腸癌等癌症中,其酶活性受到促進。

過去已針對這種酶,開發出了幾種螢光試劑,但靈敏度低,難以檢出癌症。於是,浦野等人優化設計了試劑分子的結構。跟β-半乳糖苷酶發生反應時,亮度提高1000倍以上,可以檢出癌細胞的β-半乳糖苷酶活性。

利用小鼠成功檢出並切除了轉移癌

驗證實驗中,對多種卵巢癌細胞已轉移到腹腔的實驗小鼠使用了該試劑。結果高精度檢出了1mm以下的微小癌細胞。另外,還檢出了包括gGlu-HMRG難以檢出的癌細胞在內的多種癌細胞。螢光非常亮,可以用肉眼看到。用螢光內視鏡檢出活體小鼠腹腔內的微小癌細胞後,還成功切除了以試劑螢光為標誌的癌細胞。

此次的技術可使用廉價裝置檢測螢光,因此研究小組認為該技術可以成為檢測癌症的通用方法。研究小組正使用取自患者的外科手術樣本進行驗證實驗,計劃通過安全性試驗後,將應用於臨床試驗。

目前在很多癌症中都已發現糖鏈分解酶的活性會受到促進。此次開發的試劑通過在分子內包含糖結構並將其換成其他糖,可以檢出很多種糖鏈分解酶的活性。利用這一特點,可將其擴大應用於很多種癌症。

此次研究是在美國國立衛生研究所(NIH)主任研究員小林久隆及日本京都大學化學研究所教授平竹潤的協助下進行的。研究成果已刊登在2015年3月13日的英國科學雜誌《Nature Communications》的在線版上。論文題目是「Sensitive β-galactosidase-targeting luorescence probe for visualizing small peritoneal metastatic tumours in vivo」(可檢測腹腔內微小轉移癌的高靈敏β-半乳糖苷酶螢光噴霧劑)。

(記者:大下淳一,《日經數位健康》)