IBM的lab-on-a-chip技术可能会让人们在家里就能完成生物标记物的检测。图源：IBM
诊断越早，疾病越容易被控制或治愈。我们想在早期发现疾病，但是最大的挑战是，我们大多数人在我们出现症状之前是不会去看医生的，而这时疾病可能已经发展了。
但是，纳米技术的突破意味着，在五年内，我们将能够检测和筛查体液中的一些微小的生物颗粒，它们可以在我们有任何症状之前提示疾病比如癌症等，让我们立即知道是否应该去看医生。
有关我们健康状态的信息可以从体液中被称为外泌体（exosome）的微小生物颗粒里得到，包括唾液、眼泪、血液、尿液和汗液。这种颗粒首先在20世纪80年代在未成熟红细胞分泌的囊泡被发现，后来发现它们在所有细胞类型中都会被分泌。科学家发现外泌体携带有来自它们来源的细胞的信息，包括蛋白质、RNA和DNA。因为来源细胞的状态可以从这些外泌体中推测，所以在近十年它们已被认为是疾病的潜在生物标志物。除了癌症外，外泌体还可以对中枢神经系统疾病（阿尔茨海默病、多发性硬化和中风）、肾纤维化和心血管疾病进行筛查。
目前的技术方法很难捕获和分析这些生物颗粒，因为它们比人类头发的直径还要小几千倍。但在IBM Research正在开发实验室芯片纳米技术，可以分离直径达20纳米的生物颗粒，这是一个可以接近DNA、病毒和外泌体的大小。这些颗粒可以被分析，甚至在我们有症状之前显示疾病的迹象。
这种技术被称为液体活检，比我们许多人熟悉的传统组织活检或癌症筛查技术更容易操作，并且舒适和便捷。我们的目标是将通常在生物化学实验室中进行的疾病分析所需的所有过程缩小到单个硅芯片上。
将来，芯片实验室技术可以封装在便利的手持设备中，允许人们在少量体液中发现生物标志物的存在，并将这些信息传输到云端中。它可以与来自其他物联网设备（如睡眠监视器和智能手表）的健康数据相结合，并通过人工智能系统进行分析以获得结果。综合这些数据，这个数据集将为我们深入了解我们的健康状况，并提醒我们有一些麻烦的迹象，帮助我们在疾病发展之前阻止疾病。
癌症治疗很昂贵。Cancer Research UK称，1995年到2013年，癌症药物价格每年增加10％。图源：KatarzynaBialasiewicz/Getty Images/iStockphoto
未来五年，该技术的应用和发展将会取得重大进展。实际上，很难自信地说，它将在2022年在我们的家庭中广泛使用，但基于当前的发展和研究进展，这个新事物可能会首先在部分医生群体中得到应用。
这种技术的愿景是，它可以在世界上任何地方使用，从偏远的农村地区到发达的城市地区。为了让最需要它的人能够接触到它，技术问题是必须要解决的。将这些功能放置在常规硅芯片上，意味着它们是可以低成本制造的。还有一个面临的挑战是，如何在一个可以覆盖全世界人群的规模上指导用户的使用，同时也要照顾到医生的福利。
我们都知道，治疗像癌症这样的疾病是非常昂贵的，并且价格还在不断上升。根据 Cancer Research UK的数据，从1995年到2013年，癌症药物价格每年增加10％，许多新的免疫治疗每个病人每年的标价超过10万英镑。当医生可以在早期诊断癌症时，人们的经济困难和死亡的可能性将会显着降低。如果早期癌症检测与接受家庭妊娠试验几乎同样容易，我们可以认为我们将改变癌症的经济学。如果一切顺利，我们可能为子孙后代大大减少这种可怕的疾病带来身体和心理的双重代价。
编译自：https://www.theguardian.com/global-development-professionals-network/2017/feb/15/soon-well-be-able-to-spot-diseases-like-cancer-before-we-even-feel-sick
原文作者Gustavo Stolovitzky：IBM Research的转化系统生物学和纳米生物技术项目主管
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