“芯片上的蠕虫”设备可以帮助诊断肺癌

狗可以利用他们令人难以置信的嗅觉在人类的呼吸，血液和尿液样本中嗅出各种形式的癌症。同样，在实验室中，有生物更简单，round虫秀丽隐杆线，通过沿着气味痕迹奔向癌细胞。现在，科学家报告了一种使用微小蠕虫来检测肺癌细胞的装置。这种“芯片上的蠕虫”有一天可以帮助医生在早期诊断癌症。

从事该项目的研究生Nari Jang说，早期诊断癌症对于有效的治疗和生存至关重要。因此，癌症筛查方法应快速，简单，经济和无创作用。目前，医生通过成像检查或活检诊断肺癌，但是这些方法通常无法在最早的阶段检测到肿瘤。尽管可以训练狗来嗅探人类癌症，但在实验室中保留它们并不可行。So Jang and Shin Sik Choi, Ph.D., the project’s principal investigator, decided to use worms called nematodes, which are tiny (~1 mm in length), easy to grow in the lab and have an extraordinary sense of smell, to develop a noninvasive cancer diagnostic test.

“肺癌细胞产生的异味分子与正常细胞产生了不同的气味分子，”韩国Myongji大学的Choi说。“众所周知，土壤居住的线虫，秀丽隐杆线，被某些气味吸引或排斥，因此我们想出了一个可以使用round虫来检测肺癌的想法。”其他研究人员将线虫放在培养皿中，并增加了一滴人尿液，观察到蠕虫优先爬向癌症患者的尿液样品。Jang和Choi希望制定一种准确，易于衡量的测试形式。

因此，该团队用聚二甲基硅氧烷弹性体进行了芯片，该弹性体在通道连接到中央室的两端都有一孔。研究人员将芯片放在琼脂板上。在芯片的一端，他们​​从肺癌细胞中添加了一滴培养基，另一端，他们​​添加了正常肺成纤维细胞中的培养基。他们将蠕虫放在中央腔室中，一个小时后，他们观察到，蠕虫比普通培养基爬向肺癌培养基。相反，具有突变的气味受体基因的蠕虫称为ODR-3，并未显示这种优先行为。

基于这些测试，研究人员估计该设备在稀释的细胞培养基中检测癌细胞有效约70％。他们希望通过使用以前暴露于癌细胞培养基的蠕虫并具有癌症特异性气味分子的“记忆”来提高该方法的准确性和敏感性。一旦团队优化了芯片蠕虫来检测培养的肺癌细胞，他们计划继续测试尿液，唾液甚至呼气的人。Choi说：“我们将与医生合作，找出我们的方法是否可以在早期患者中检测到肺癌。”他们还计划在多种形式的癌症上测试该设备。

在其他使用蠕虫片的研究中，研究人员确定了吸引的特定气味分子秀丽隐杆线到肺癌细胞，包括一种称为2-乙基1-己醇的挥发性有机化合物，该化合物具有花香。“我们不知道为什么秀丽隐杆线被吸引到肺癌组织或2-乙基-1-己醇，但我们猜想的气味与他们最喜欢的食物的气味相似。” Jang说。

参考：这项研究是在ACS春季2022年。

标题：使用气味标记的非侵入性肺诊断系统秀丽隐杆线虫- 片

摘要：癌症的早期诊断对于降低患者的死亡率和增加治疗率很重要。除了早期诊断之外，还需要一种简单，经济，快速，无毒性和无创诊断方法来减少严重癌症患者的数量。最近对许多研究进行了研究，以发现和鉴定出一种从肿瘤组织或癌症患者的血液，唾液，尿液和呼气的呼吸中发现的气味分子。先前的一项研究表明，2-乙基1-己醇可能是生物标志物，也可能是肺癌组织和患者发生的特定挥发性有机化合物（VOC）之一。在这项研究中，我们研究了一种新的肺癌诊断系统秀丽隐杆线，一种以趋化行为，吸引力或回避性响应癌症特异性气味分子的线虫。秀丽隐杆线野生型菌株分别对正常肺成纤维细胞（MRC-5）和肺癌细胞（SK-MES-1）的2-乙基-1-己醇和细胞培养基作出反应的特定典型的趋化行为。但是，特定G蛋白α（ODR-3）中的突变菌株缺陷失去了这些特定行为。综上所述，来自癌症组织的气味分子的嗅觉感知具有简单，经济，快速，非侵入性癌症诊断工具的潜力。