创新突破医学瓶颈,科研拯救人类生命

------斯坦福大学华人科学家发明结核病快速检测新方法

来源:中国网

2018年8月15日,世界闻名的《科学》期刊转录医学子刊在封面位置突出报道了斯坦福大学医学院饶江宏教授实验室的最新研究成果。报道中:经由斯坦福分子成像研究中心程云锋博士和谢景航博士共同领导的研究小组多年的努力,最终研究发明出了一种全新荧光分子探针。全新荧光分子探针一经问世,便得到了医学领域内专家的认可,据发明者介绍:“这种探针可以高效,特异性地追踪单个活体人结核分枝杆菌,是医学研究中快速检测肺结核领域的重大突破。”两位博士共同研究的这一产品,为结核病的防治以及诊疗提供了坚实的物质保障,为千万结核病患者的检测提供了更快捷便利的渠道。

结核病防治难,引起国家重视

纵观各国医学发展,结核病的传播与防治均引起了极大的重视,。结核病一直是医学界的传染病难题,它具有传播速度快、传播范围广的特点,让广大医学领域的从事者头痛不已,根据世界卫生组织2017年发布的全球结核报告,在全世界范围内,结核(TB)是人类九大杀手之一,是比艾滋病(HIV/AIDS)致命人数更多的传染病。举例来说,仅2016年一年,全球就有约一百七十万人死于结核,其中三十七万是艾滋病毒携带者,还有约一千万人发病。全球有高达三分之一的总人口是结核隐性携带者。百分之五十六的结核病例出现在下列五个国家:印度,巴基斯坦,菲律宾,印度尼西亚,以及中国。近年来中国在结核病的防控方面取得了巨大的进展,总患病率从1990年的每10万人口中约215例一路降至2010年的每10万人口中约108例。我国的结核病防治引起了各有关部门的重视,特别是医学研究领域的专家们致力于研究出一种可以快捷方便检测结核病的产品,然而我国结核病患者的发病率仍然高居不下,每年仍有约一百万新发结核病例,这一疾病成为了医学领域的瓶颈。

突破传统思维,找准疾病根源

要想解决这一世界性难题,对于医学研究者来说,首先要找准疾病发病的根源,并且对当前市场上的产品进行研究和剖析。肺结核作为一种传染性疾病,主要是由人结核分支杆菌感染肺部引起的空气传播性疾病,为了预防这一疾病,新生儿在出生时会注射卡介苗,但是这种疫苗的局限性在于它只对新生的婴幼儿有较强的防护力,但随着年龄的增长保护力逐渐减弱。要想彻底治愈肺结核,需要多种药物长周期联用,也正是因为这样,目前我国的肺结核治疗面临着难度大、成本高、不规范的难题,在治疗技术瓶颈的影响之下,因为周期性反复治疗及用药也造成了多重耐药结核杆菌的出现,需要采用更多的药物来配合治疗,更加重了肺结核病患的心理压力以及经济负担。经由肺结核领域专家们的研究,他们指出:“及时准确的检测依旧是肺结核防控的关键。”在临床检测技术中,世卫组织推荐的痰涂片镜检法,分子检测法以及培养法成为了结核的主要检测手段,虽然这些检测方法能够在某些条件下对结核患者是否患病进行检测,但是仍然具有很大的局限性。比如说痰涂片法成本极低,耗时短,但是步骤复杂,灵敏度差;分子检测与痰涂片类似可以当天取得检测结果,灵敏度高,但是仪器及试剂的价格昂贵,无法在偏远地区大规模开展;培养法作为现阶段最终判定结核的金标准,是唯一可以检测样品是否含有活体结核杆菌的方法,但由于结核分枝杆菌极慢的生长速度而耗时极长,往往要四到六周时间才能确诊。在传统的检测方式不能适应市场以及社会发展要求的背景之下,谢景航博士深入这一领域,凭借着自己丰富的多学科研究背景及多年的研究经验,不断的进行实验以及临床数据分析,最终研究出了“全新荧光分子探针”这一高新技术成果,为肺结核的诊疗以及检测带来了福音,不仅能够减轻患者的经济负担及心理压力,而且能够更加准确快捷的测试出结果,为后期结核病的治疗争取了最佳的诊疗时机。

科研水滴石穿,一心造福人类

对于科研人员来说,必须要有水滴石穿的耐心,才能够守得云开见月明。在“全新荧光分子探针”的研究过程之中,谢景航博士及科学家领导的研究小组历经了无数次实验以及实验失败的过程,但是他们始终没有放弃,并且秉承着科研造福人类的理念,发明出了全新荧光分子探针,实现了高效,特异性追踪单个活体结核分枝杆菌,为结核诊断医学领域的发展带来了新的生机和活力。据发明者讲述:这种名叫CDG-DNB3的分子探针在未进入结核分枝杆菌之前没有荧光,当被结核分枝杆菌特有的β内乙酰胺酶BlaC水解,会释放产生绿色荧光的分子并共价修饰另一种由分支杆菌所表达的DprE1酶进而实现荧光信号在结核分枝杆菌内的停留。这种BlaC/DprE1双靶点的标记方法第一次实现了对单个活体结核分枝杆菌极为特异的荧光标记,避免了其它非结核类分支杆菌对检测的干扰。在谢博士的研究历程中,也离不开与其它技术科研人员的合作,他通过与北京胸科医院国家结核病临床实验室合作的初步临床实验,证明其可以有效地标记活性肺结核病人痰液中存活的结核分枝杆菌。更重要的是,由CDG-DNB3特异性标记的结核分枝杆菌可以被用来实时的监测巨噬细胞对其的吞噬作用,为研究结核相关的免疫反应提供了全新的工具。

科研的道路上没有终点,而科研人的使命就是不断研究出更多优质的产品,在接受采访时,谢景航博士表示:“我们正在进行更多临床方法学的摸索并计划在中国开展一千人以上规模的临床试验,CDG-DNB3及我们现在正在开发的一系列其它不同探针和新检测方法将会对实现肺结核的快速检测提供全新的方案”。谢景航博士与斯坦福大学癌症纳米技术中心主任Demir Akin还共同开发了一种通过虹吸设计自主流动的微流芯片,并配合软件实现了标记后结核分支杆菌的自动记数,便利肺结核的及时检测。配合大规模的工业化生产,微流芯片的成本将会大大降低,可望成为一种快速,简便的检测方法并革命性的影响肺结核的临床诊断。正是因为千万个像谢博士一样的科研人员坚守在一线,医学领域的发展才能不断被推动,更加符合人体需求的高新技术产品才能不断被研发,一个个医学技术难题才能不断被攻克,医学才真正的实现了“造福人类、拯救病痛”的使命。

本文所提到的CDG-DNB3及相关技术属于美国专利Jianghong Rao, Yunfeng Cheng, Jinghang Xie. United States Patent US20170044593A1 Probes for rapid and specific detection of mycobacteria

本文部分内容取自以下文献:

-Global Tuberculosis Report 2017 WHO

-Y. Cheng*, J. Xie*, K.-H. Lee, R. L. Gaur, A. Song, T. Dai, H. Ren, J. Wu, Z. Sun, N. Banaei, D. Akin, J. Rao, Rapid and specific labeling of single live Mycobacterium tuberculosis with a dual-targeting fluorogenic probe. Sci. Transl. Med. 10, eaar4470 (2018). * Contributed equality.