治愈任何疾病的最好方法是什麼？當然是把它扼殺在搖籃裡。“早發現早治療”已經是老生常談，但要準確監測疾病又談何容易？不過現在，IBM這枚小小的芯片就能夠幫我們檢測出癌症。
IBM的芯片實驗室（“lab-on-a-chip”）日前宣布它們的一項最新研究成果，患者只需要在家中就可以對自己的唾液和尿液進行分析，以進行“體檢”。
根據IBM的說法，它們的研究進展主要集中於納米級DLD——一種基於液體樣本對DNA進行癌症鑑別的方法。你可以簡單把這項技術理解為玩柏青哥，但完成這一流程並不是靠運氣，而是根據尺寸大小的篩選。
這一研究日前刊登在了Nature雜誌上，由科學家Joshua Smith 及IBM生物及納米級科技系統項目總監Gustavo Stolovitzky聯合發起，目前已經能實現在癌症細胞處於潛伏期時成功檢測。
Smith在接受IEEE採訪時表示，“我們利用了IBM在矽納米級技術的強大研究能力，並將其應用於醫療領域，目前已經實現了大規模的DLD測試。這一技術適用於大批量生產，有利於降低成本，並且在醫療診斷上也有廣泛的應用空間。此外，其專業壁壘很低，無需專業培訓也能夠進行自主操作，有利於普及民用。”
在用於檢測癌症之前，DLD用於分離寄生蟲及其他物質。而現在，IBM把它縮小到了納米級別，範圍為20-110納米的過濾方法就足以篩選出癌症細胞了。
雖然此技術還處於研究的早期階段，而IBM的研究人員也表示，如果要將這一技術應用於家中的自檢，同樣需要一段時間的檢驗。
即使這項技術依然處於早期階段，但如果能將成本降低下來，對於大眾的早期疾病預防的確功不可沒。
IBM Research設計了一種微流體實驗室單晶片，甚至能在惡性腫瘤開始生長之前就偵測出癌症徵兆。
IBM旗下的IBM Research設計了一種微流體實驗室單晶片(microfluidic lab-on-a-chip)，能分離出尺寸微小到只有20奈米(nm)的物質粒子；如果研發成功，這種晶片甚至能在惡性腫瘤開始生長之前就偵測出癌症徵兆。IBM正與美國西奈山伊坎(The Mount Sinai Ichan School of Medicine)醫學院合作進行這項研究。
IBM奈米生物科技(Nanobiotechnology)實驗室科學家暨IBM旗下Thomas J Watson 研究中心的晶片製造專家Josh Smith (下方視訊)表示：「這個概念是利用流體樣本──如血液或尿液──進行診斷，以非常非常高的精細度分離出樣本內的物質成份；很多研究的分離程度是在細胞層級，但我們的分離精細度可再高出二至三個層級(100~1,000倍)，突破極限達到真正的奈米等級，可分離出例如胞外體(exosome)、DNA、蛋白質(protein)等等有趣的物質。」
那些次細胞(sub-cellular)等級的超微小成份是在細胞癌變之前成形，因此有潛力能讓醫療人員在惡性腫瘤出現之前就診斷出癌症徵兆；目前IBM能分離出微小至20奈米的物質，而一般人類細胞的尺寸是10微米(micron)，因此能預先警示癌症。在過去，醫療人員得等到癌症細胞開始變異為腫瘤，才能透過目前的實驗室設備偵測到。
而IBM的實驗室單晶片不只能支援癌症早期偵測，根據合作進行研究的西奈山醫院醫療專家表示，該單晶片也比目前的醫療檢驗方法快速許多，能讓定點醫療照護(point-of-care)檢測設備變得可攜帶、更容易使用，而且所需的流體樣本量更少，不需要抽一整管血液、只需要幾滴。IBM的目標是為目前的流體分離器添加所有必要的電子元件，好讓那些醫療設備能執行完整的實驗室等級分析，而且精細度可達到奈米等級。
IBM表示，其高精細度生物解析成果來自於創新的確定性側向位移(deterministic lateral displacement，DLD)方法，並非強迫物質通過不同尺寸的篩孔(sieve)──這會因為走走停停的過程減緩物質的流動──而是建立一個以不同間距柱狀物組成的區域(類似彈珠檯遊戲)，讓流體通過時速度不會減緩。
尺寸較小的物質在通過柱狀物陣列時會直接受重力吸引，而尺寸越來越大的物質會自然流向兩側，直到它們吻合不對稱排列、間隙尺寸更大的柱狀物(如下方視訊)。目前其DLD奈米分級陣列的尺寸是2公分(cm)見方，能擷取從個別分子到整個細胞的不同尺寸物質。
未來IBM的目標是多元化可分離的物質粒子類型，改善其精確度並開始將之導入現實世界的應用；而西奈山醫學院將展開首次篩檢前列腺癌的試驗。像是尺寸約20~140奈米的胞外體──傳遞脂質的細胞外囊泡(vesicles)──以及蛋白質、細胞之間的RNA cargo等等從血液、唾液或尿液提取出的物質，都能被用來做為診斷、預測癌症的生物標記；透過檢驗其尺寸、表面蛋白質以及核酸承載物(nucleic acid cargo)，就能判斷細胞的健康程度。
編譯：Judith Cheng
(參考原文： IBM Lab on Chip Detects Cancer，by R. Colin Johnson)
資料來源:http://www.eettaiwan.com/news/article/20160811NT03-IBM-Lab-on-Chip-Detects-Cancer
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