檢測前只要用噴霧吸入，然後驗尿，就能檢測肺癌，會降低患者檢測資源的門檻嗎?
肺癌能夠PoC檢測?
說到肺癌檢測，常見還是以低劑量的電腦斷層來掃描肺部，現在也已經證實，藉此方法能夠改善肺癌風險族群的存活率。然而，這種醫療影像設備，依舊需要在有規模的醫療院所執行，不是真的能夠容易取得。也因為如此，科學家仍不斷的開發可以真的方便攜帶，所謂定點照護(Point of Care, POC)模式的檢測方式，希望能讓檢測更容易執行。
經過COVID-19疫情，大家已經對於自行居家檢測不陌生。如果肺癌也能做到以簡單的檢測套組，不需要任何特殊儀器就能檢測，相信對想要檢測的人，能增加更多受測機會。這篇要報導美國麻省理工學院(MIT)的研究，設計一款不需要打針，也沒有影像掃描的檢測平台，稱作PATROL(point-of-care aerosolizable nanosensors with tumor-responsive oligonucleotide barcodes) ，能在早期就檢測肺癌，讓不意取得醫療影像資源的人，也有機會受檢測。
奈米吸入式感測器
PATROL的作法，是將一組DNA條碼(DNA barcodes)，基於活性的奈米感測器(activity-based nanosensors, ABNs)，製成可以吸入的物質。這些物質，也就是肺癌奈米感測器ABNs，受測者將其吸入肺部之後，在肺部遇到癌症相關的蛋白質，能產生訊號。這些產生的訊號，會排出到尿液中，我們以簡單的試紙，就可以檢測到。這個感測器是由包覆DNA條碼的聚合物奈米顆粒組成，當它遇到蛋白酶(proteases)，也就是通常在腫瘤會過度活躍的蛋白酶，就會從奈米顆粒裂解，然後在尿液中排出。因此，設計以測試紙為基礎的側流層分析來測試尿液，20分鐘後就能測試尿液中的肺癌訊號。PATROL在早期原發性肺腺癌的實驗鼠模型上檢測，有高靈敏度和特異性。如果客製化ABNs的設計，這種檢測模式不但能用於減少早期肺癌檢測的花費，更有機會快速檢測慢性肺病和感染。
不用打針
之前這群科學家也開發了類似上述原理，但是用來檢測肝癌、卵巢癌，需要靜脈注射。對於肺癌檢測，研發的想法希望是吸入式的，使用方式更簡單。目標要能偵測癌症，同時保有高特異性和敏感性，以降低檢測資源取得的門檻。因此開發了可以霧化的液體，以噴霧器給予，另外也開發了可以吸入的乾粉。
吸入肺部之後呢?
這些顆粒進入肺，吸收到組織內，也就會遇到蛋白酶。然而人體細胞可以表現上百種不同的蛋白酶，有一些在腫瘤會過度活躍。它們藉由切割細胞外基質的蛋白質來幫助癌症細胞逃脫原來的位置。這些癌症蛋白酶會切割奈米顆粒上的DNA條碼，這些被切割的後的條碼會進入血液循環，直到在尿液中排出。以前的科技，是以質譜儀來分析尿液樣本中的DNA條碼。然而質譜儀的成本高，要專業人員操作。因此開發以測試紙的方式來測試。目前可以檢測四種不同的DNA條碼，每一種能呈現各自不同的蛋白酶。尿液在測試前也不需要做任何前處理，20分鐘後就能讀取檢測結果。
實驗鼠測試
在實驗鼠上的實驗，研究員選擇以腫瘤形成後7.5個星期，相當於人類第一或第二期的癌症的實驗鼠來測試。在初始階段，研究員量測20種不同的感測器的量測程度，這些感測器都是設計來檢測不同蛋白酶的。接著以機器學習來分析結果，發現將其中四種感測器組合，預計能提供準確的診斷結果。接著，將這樣的組合在實驗鼠上進行實驗，發現可以正確地檢測早期肺癌。是否可以也應用在人類身上呢?這篇研究說明，在人體身上執行很有可能還需要更多的感測器才能達到準確檢測。但也可能因此要使用多種的測試紙..。目前打算先分析人體上取得的生物檢體樣本來規劃下一步。
每一個檢測方式都是經過長時間，各種科學實驗累積而成。不少醫療檢測的方式是朝向便攜、居家、定點照護的設計。這篇研究的目的是希望減少肺癌檢測減少需要的專業人力和高昂儀器的使用，降低檢測資源取得門檻。你的看法呢?
參考文章: MIT News Sciences Advances
