Sci Transl Med：真实的黑科技！“会变色文身”检测无症状的超早期癌症
2018-04-19 代丝雨 奇点网
文身，对大多数传统观念的人来说，应该已经与“社会”两个字绑定在一起了。但是你知道吗，文身也是可以用来治病的！
文身，对大多数传统观念的人来说，应该已经与“社会”两个字绑定在一起了。但是你知道吗，文身也是可以用来治病的！
目前发现最早的文身来自“冰人奥兹”，这具穿越了5000年时光的木乃伊身上具有多个文身，特别是在他的关节炎患处。这些文身的位置很多都与中医中的穴位不谋而合，因此也有人认为这是一种类似针灸的刺激疗法，可能用于治疗关节疾病和消化道疾病。
在随后的历史中，文身也被充满创意的科学家们用来治疗角膜浑浊、先天性血管痣，近来更是被应用在监测血液一氧化碳、葡萄糖等生理指标上。
本周的《科学转化医学》发布了一项最新研究，来自瑞士巴塞尔苏黎世联邦理工学院Martin Fussenegger教授团队，这位致力于哺乳动物细胞工程改造的大牛又带来了一项黑科技！将改造的工程细胞植入皮下，即可以对血钙浓度进行监测，如果出现高钙血症，细胞就会表达黑色素，使皮肤上出现一块“文身”！我们都知道，高钙血症与好多种癌症都是密不可分的，这种“文身”完全可以作为癌症出现的早期预警！
就像这样
钙本身就是一种细胞正常生理功能必须的元素，在维持细胞形态、细胞增殖分化等方面都有关键的作用。近来也有一些研究证实，钙粒子也与癌症的发展有关系。在正常的人体内，钙平衡受到精密的调控，当血钙降低，甲状旁腺激素即会开始运作，促进钙的再吸收和骨钙动员；当血钙过高，钙敏感受体（CaSR）则会被激活，抑制甲状旁腺激素的分泌。
但在肿瘤存在的情况下，原发肿瘤、转移肿瘤或者是它们吸引而来的免疫细胞，都会分泌多种体液因子，打破体内的钙平衡，最终导致高钙血症。
高血钙症状出现得很早，甚至可以在没有症状、或者没有典型癌症症状的时候就出现，所以科学家试图从这一点出发，通过监测血钙的变化来实现癌症的早诊早治。
具体用啥来监测呢？往回看两段，钙敏感受体！真是没有比这更天然、更灵敏的监测器了，实验数据也表明，钙敏感受体对轻微的高血钙（5.6-10mg/dl）就能产生响应，这正是很多无症状癌症患者的血钙浓度！
细胞改造思路
Fussenegger教授有丰富的改造细胞的经验，他很快设想出了一种可行的工程细胞。这种细胞将会表达钙敏感受体作为钙离子浓度监测装置，当监测到血钙离子浓度上升，细胞将启动下一步反应，通过激活酪氨酸激酶表达黑色素，如果顺利的话，黑色素的沉积将会形成一块肉眼可见的“文身”！
研究者们在几种不同的细胞系中尝试构建这种工程细胞，最终发现HEK293制成的成品是效果最好的，这种“文身细胞”对钙离子浓度变化敏感，下游黑色素的表达也比较灵敏，能够满足监测的需求。
HEK293效果是最好的
高钙粒子浓度下产生黑色素
研究者测试了一下文身细胞的实用性。毕竟人体内的各种生理指标都是动态平衡，没有哪个数值是一成不变的。如果血钙稍微升高了一点儿点儿它就报警，那也没法投入使用。
不过让研究者高兴的是，文身细胞稳健地证明了自己。在模拟轻微高血钙（1.6mM）和中度高血钙（1.8mM）的钙粒子浓度下，文身细胞都产生了足够肉眼观察的黑色素，而且要分别持续24小时和12小时才会出现明显的黑色素沉积。
分别在12小时和24小时出现明显增长
而且，研究者还将形成的文身放在室温环境下观察了6个月，发现文身并没有随着时间流逝而消失，这说明文身还是很稳定的，并不那么容易被身体代谢掉。
6个月内黑色素减少有限
接下来就是把文身细胞植入小鼠体内试一试了！为了方便观察，研究者选了没有毛发的裸鼠，在它们的身体一侧植入封装好的文身细胞，一侧植入不同肿瘤组织，有乳腺癌、结肠癌这样会造成高血钙的癌症，也有腺瘤这样与高血钙无关的。
结果令人激动啊，移植了高血钙相关肿瘤的小鼠都在植入位置上长出了一块文身，对照的小鼠则完全没有变黑的迹象！更令人激动的是，在实验进行的38天内，这些裸鼠可完全没有患病的迹象，都活泼得很呢！
对比很鲜明啊
可以说是超级激动啦~要是这种文身细胞在人体内也能够同样起效的话，那么它应该可以帮助高风险人群监测肿瘤发生，癌症就可以在很早的阶段被查出、被治愈啦~
当然，与高血钙相关的也不仅仅是癌症，还有甲亢、肉芽肿、认知障碍、肾衰等等疾病，这种细胞只能是作为一种辅助的筛查手段，具体确诊还是要看医生们的！
Fussenegger表示，这个思路不仅仅可以用在监测癌症上，它可以对任何生物标志物进行监测，将来这种文身细胞很可能会应用在许多缓慢进展的疾病上，例如神经退行性疾病。
原始出处：Aizhan Tastanova, Marc Folcher, Marius Müller, et al. Synthetic biology-based cellular biomedical tattoo for detection of hypercalcemia associated with cancer. Science Translational Medicine 18 Apr 2018.
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