日研發超小型嗅覺傳感器篩查肺癌

參考消息網5月26日報道 據《日本經濟新聞》5月21日報道，日本筑波大學在開發一款癌症篩查系統方面取得進展，該系統使用可精確測量氣味的超小型嗅覺傳感器以識別是否存在肺癌。該系統利用氣味和癌症間的相關性，通過檢查呼出的氣體就可以診斷。它將在早期發現和有效治療疾病方面發揮作用。與使用放射篩查相比，該系統對身體造成的負擔也更小。

這款肺癌篩查系統由筑波大學附屬醫院和茨城縣中央醫院合作開發，採用了由日本國家材料科學研究所的初創企業Qception開發的膜型表面應力傳感器。該傳感器由四根樑支撐的硅膜構成，膜表面有一層稱爲“感應膜”的薄膜。

感應膜的直徑只有1毫米，厚度僅爲1微米。其工作原理是，感應膜在吸收氣味分子後會膨脹，通過在彎曲過程中產生的應力變化感知電壓，從而實現對氣味的檢測。

篩查系統能夠對約40萬種氣味分子產生反應。研發團隊由筑波大學教授、物質材料研究機構的吉川元起博士牽頭，模擬了人類的嗅覺機制。

包括人類的呼吸在內，生物體釋放的氣體含有多種氣味化合物。癌症患者呼出的氣體含有特殊的氣味化合物，這一特性被應用於感應膜的反應。

筑波大學附屬醫院研究了66名接受肺癌手術的患者，分別在術前和術後收集了他們的呼氣樣本，再利用人工智能學習和分析通過傳感器獲取的數據。研究結果顯示，在對4083種情況的分析中，系統能以超過80%的準確率預測肺癌存在與否。

負責系統研究和開發的筑波大學呼吸外科教授佐藤幸夫指出：“1989年，肺癌的術後五年生存率約爲50%。”在接下來的20年裡，這一指標提高到約75%。他強調，肺癌的治療效果以手術方式爲最佳，但如果沒能及早發現，癌症可能會迅速發展，患者的身體狀況也將不再適合手術。因此佐藤教授認爲，能夠在患者適宜手術的發病初期識別出癌症的系統將爲癌症的治療提供幫助。

X射線可用於肺癌篩查，但按照佐藤教授所說，存在“圖像難識別，早期難發現”等問題。也可通過CT獲取數十張胸部橫截面圖像，但“這可能會增加輻射暴露的風險”。

能通過嗅覺識別癌症存在的“癌症嗅探犬”也受到關注，但“培養費用約1000萬日元(約合7萬美元)，且每日約識別5個病例”。而利用超小型嗅覺傳感器分析病患呼出的氣體可以以低成本進行簡易篩查，爲突破一系列瓶頸開闢了新路徑。

研究人員還將利用各種高精度氣體分析設備驗證。計劃的實驗不僅限於肺癌篩查，還將考慮由癌症引起的代謝通路變化。相關研究將致力於識別癌症相關的生物標誌物，並建立基於科學依據的評估方法。（編譯/劉林）