演講實錄：

“你有癌癥。”可悲的是，大約40％的人會在我們的一生中聽到這幾個詞。這意味著，你最親密的朋友和親戚中，有五分之一將被診斷患有某種形式的癌癥。除了身體上的困難，在美國大約三分之一的癌癥幸存者將舉債而治療。他們至少比沒有癌癥的人宣布破產的可能性高兩倍半。癌癥是滲透性的，不僅給人帶來巨大的情感損失，同時，也耗費家庭財力。

癌癥早期診斷技術，開啟早期治療預警

但是癌癥診斷不一定是死刑。早期發現癌癥，在源頭時就進行治療，是改善治療的關鍵，能最大程度上減少其帶來的情緒影響和經濟負擔。最重要的是，早期發現癌癥極大地提高了你的生存幾率。例如，如果我們看看乳腺癌的情況，我們發現那些在早期被診斷而采取治療的患者的五年存活率接近100％——如果在第四階段接受治療，存活率便降至22％。而在結腸直腸癌和卵巢癌中，也存在類似的趨勢。

▲癌癥早期診斷大大降低治療成本（圖片來源：Cancer Research UK）

現在，我們都知道，準確的早期診斷對于生存至關重要。問題是許多癌癥診斷工具是侵入性的，昂貴的，通常不準確的，并且他們可能花費大量的時間才能獲得結果。更糟的是，當涉及到某些形式的癌癥，例如卵巢癌，肝癌或胰腺癌，良好的篩選方法根本不存在，這意味著人們通常等待出現身體癥狀后，而這時預示著已經到了癌癥晚期。這就相當于，在沒有預警系統的地區出現龍卷風襲擊，由于沒有警報警告，所以當危險已經在你的門口，當你的生存機會大大減少。這就說明，一款可負擔得起、無創性常規篩查方法倘若既方便又有可及性，將成為我們在對抗癌癥中強有力的武器。

早期預警將使我們能夠在疾病之前走出來，而不是僅僅在無情的追蹤中走下去。這正是我一直在做的。在過去三年中，我一直在開發能夠最終幫助臨床醫生進行快速，早期癌癥診斷的技術。我深受強烈的科學好奇心和激情，以致力于改變上述統計數據。

個人經歷，激發投身于癌癥診斷事業

然而，去年，當我的妻子被診斷患有乳腺癌時，我也參與抗癌斗爭中。這方面的經歷給我帶來了一種強烈和前所未有的情感體驗。我知道這種治療方案的選擇是如何影響生存的可能性，我深知癌癥可對家庭帶來情緒方面的破壞，而在我個人的情況下，我們還有兩個小女兒。因為我們很早就發現，常規乳房X線檢查能幫助我們集中于局部腫瘤的治療選擇，這一方面又重申早期診斷的重要性。與其他形式的癌癥不同，乳房X線照片確實為乳腺癌提供早期篩查選擇。然而，并不是每個人都這樣做，或者他們可能在中年推薦乳腺X線檢查前就患上了乳腺癌。因此，這方面仍然有很大的改進空間，即使對于那些有篩查方法的癌癥，當然，這對那些沒有篩查方法的癌癥有更大的好處。

因此，癌癥研究者面臨的一個關鍵挑戰是開發對多種類型的癌癥進行定期篩查的方法。想象一下，在定期體檢期間，您的醫生可以采取簡單的，無創尿液樣本或其他液體活檢，并在您離開醫生辦公室之前向您介紹結果。這種技術可以顯著減少通過早期癌癥診斷所遺落的人群范圍。

腫瘤快速診斷新方向

我的工程師和生物化學家研究團隊正在努力解決這個挑戰。我們正在努力通過定期篩查的方法來激活早期癌癥報警，而定期篩查應該成為健康人群體檢中的常規步驟，使在癌癥有任何預兆時，就可以采取行動以阻止癌癥進展。在這種情況下，有一個極佳的工具是微小的囊泡，通常是由外泌體所分泌的。外泌體是提供癌癥發展的早期預警系統的重要生物標志物。由于它們大量存在于每種體液（包括血液，尿液和唾液）中，因此它們對于非侵入性液體活檢非常有吸引力。

▲外泌體可成為腫瘤診斷的新生物標記物（圖片來源：《Journal of Extracelluar vesicles》）

目前有一個問題：目前尚無用于快速篩選這些重要生物標志物的自動化系統。我們創造了一種我們稱為納米-DLD的技術，能夠精確地：自動進行外泌體（exosome）分離，以幫助快速癌癥診斷。外泌體是最新的預警武器，出現在液體活檢中。他們真的，真的很小。它們的直徑僅為30至150納米。這是如此之小，你可以將大約一百萬外泌體塞進單一紅細胞。這大概是高爾夫球和細砂粒之間的區別。

何為外泌體？

外泌體一直被認為是細胞廢物的垃圾箱，而目前已發現細胞可通過產生和吸收這些含有表面受體，蛋白質和其他遺傳物質的外泌體而進行交流。當被相鄰細胞吸收后，上述外泌體會將其內含物釋放到細胞中，這將給基因表達帶來根本性改變。這些改變有些是好的、壞的，壞的改變便會引起癌癥。因為外泌體通常被包裹在母細胞中，并且包含了環境中的一部分，所以外泌體提供了該細胞的健康及其來源的基因方面的信息。所有這些品質使外泌體成為獨一無二的信使，可能允許醫生在細胞層面了解你的健康。

▲外泌體介導腫瘤細胞間的交流（圖片來源：Exosome RNA）

然而，為了早期診斷出癌癥，你必須經常”攔截“這些信息，以確定你身體內究竟是何因素導致了癌癥，以決定何時開始分期治療，這就是為什么定期篩查是如此重要，為什么我們正在開發技術使這一切成為可能。雖然基于外泌體的診斷今年剛剛在市場上出現，目前它們還不是主流醫療保健的一部分。除了它們最近出現之外，限制這項技術廣泛采用的另一個因素是目前尚無自動化的外泌體分離系統存在，以方便經常性篩選活動。當前用于外泌體分離的黃金標準包括超速離心，而這需要昂貴的實驗室設備，經過訓練的實驗室技術的過程，以及約30小時的時間來處理樣品。我們已經提出了不同的方法來實現從樣品如尿液的進行自動化外泌體分離。我們使用基于芯片的連續流分離技術，稱為確定性橫向位移。我們已經完成了半導體行業在過去50年成功完成的任務。我們將這種技術的所實現的尺寸從微米尺度縮小到真正的納米尺度。

外泌體分離技術，腫瘤快速診斷新方法

那么它是如何工作的？簡而言之，一組微小柱體由納米級間隙分隔開，以這樣的方式排列，使得系統將流體分成不同的分支。這樣的話，其中較大的攜帶癌癥相關信息的納米顆粒便和較小的、健康細胞分離開來，而這些健康的細胞會在流體流動的方向上以Z字形運動繞柱子移動。最終結果是這兩種粒子群體的完全分離。你可以看到這種分離過程，類似于在高速公路上的交通分為兩條道路，一條道路進入一個低凈空隧道在山下，而另一條道路繞過它。在這里，較小的汽車可以通過隧道，而攜帶潛在有害物質的較大的卡車被迫采取繞行路線。這樣的話，由于顆粒的大小和所攜帶的信息，便形成了不同的分流，而完全不會影響這個流體進行過程。這正是我們的系統在更小，更小規模上工作的方式。

尿液，血液或唾液樣品都可成為樣本

這里的想法是，篩選的分離過程可以像處理尿液，血液或唾液樣品一樣簡單，這將在在未來幾年內變為可能。最終，它可以用于靶向分離和檢測與特定類型的癌癥相關的外泌體，并在幾分鐘內進行檢測和制出報告。這將實現無創快速診斷。廣泛地說，以自動化方式以納米級精度分離生物標志物的能力，開啟更好地了解諸如癌癥的疾病的大門，而這些應用可用于從樣品制備到診斷，以及從耐藥性監測到治療方案制備。

甚至在我的妻子發生癌癥之前，這是我的一個夢想，促使這個過程的自動化——使定期篩查變為可能，類似于亨利·福特通過開發流水線技術，提高汽車對普通人群的可及性。而自動化是可及性的關鍵。在胡佛夢想的精神，“每個鍋里都有雞和每個車庫里都有車”，而我們正在開發一種技術，最終可以在每個家庭中提供癌癥檢測預警系統。這將允許每個男人，女人和孩子有機會在他們仍然健康時進行癌癥定期測試，在第一時間時進行癌癥診斷。

我的希望和夢想是幫助世界各地的人們避免，目前癌癥患者所面臨的高成本——物力，財務和情感的支出，這也都是我所熟悉的困難。我也很高興地告訴大學，因為我早期發現了我妻子的癌癥，她的治療是成功的。幸運的是，她現在已消除了癌癥。

這是我想看到的每一個癌癥診斷后的結果。由于我的團隊已經完成了用于早期癌癥診斷工作的納米水平的生物標志物的分離，我很樂觀的認為在未來十年內，這種類型的技術將可用幫助保護我們的朋友，我們的家庭和子孫后代。即使我們如此不幸，被診斷患有癌癥，早期報警將提供一個強大的希望燈塔！