最近瑞士苏黎世的科学家以“合成生物学”的概念研发了一款能够植入动物皮肤中的钙离子感测细胞，他们将其称之为“生物医学刺青”（Biomedical tatoo）。因为当他们所设计的感测细胞侦测到生物体内的血钙浓度上升时，会大量合成一种黑色的色素（melanin），而使受试生物的皮肤表面出现黑色的斑点，有如刺青一般。该研究成果已刊登于 2018 年 4 月的《科学转译医学》（Science Translational Medcine）期刊上。
“合成生物学”（Synthetic Biology）是一个跨学门的研究领域，其中包含了分子生物学、生物技术，以及电机工程和资讯工程等。早期的合成生物学家借由大规模地设计或修改微生物的基因组（Genome），使它们如机器般提供不同的功能，用以帮助治疗疾病、进行生物探测等。合成生物学通常进行千个以上的 DNA 碱基对（basepair）之修改，还需利用工程学的概念设计测试的方法，以确定此“生物机器”能顺利运行。相对而言，“基因改造”通常只是小规模地改变某个基因的 DNA 序列。因此，合成生物学是一门结合科学和工程技术的知识来解决人类问题的学问。
钙离子是人体不可或缺的元素，它在细胞内的讯息传导，细胞与细胞间的交互作用以及细胞的生长、凋亡等现象都有参与其中。因此维持人体内钙离子浓度的恒定是十分重要的。正常情形下，当血液中的钙离子浓度下降时，副甲状腺会分泌适量的副甲状腺素，以刺激骨骼释出钙质，并增加活性维生素 D 的合成，而使小肠对钙的吸收上升，同时也降低尿钙的排泄，以此恢复血钙的正常浓度。而当体内钙离子浓度上升时，副甲状腺细胞上的“钙离子感受器蛋白”（calcium-sensing receptor，CaSR）与钙离子结合后，会将此讯息向细胞内传递，因而抑制了副甲状腺素的分泌。苏黎世的科学家即是巧妙的将钙离子感受器蛋白，整合至他们的钙离子感测细胞中，才能够侦测血液中的钙离子浓度。
约 20-30% 的癌症患者在疾病过程中会出现高血钙症（hypercalcemic），其原因可能是因为癌细胞转移至骨髓，并溶蚀骨质使钙离子释出所致，也可能是癌细胞分泌过多调节血钙的重要荷尔蒙副甲状腺素所引起。由于高血钙会使肾脏无法浓缩尿液，而造成夜尿、多尿（会增加脱水程度），长期高血钙还会有腹痛、便秘、昏迷、视觉障碍等。
由于癌症病患出现高血钙症时常与病情恶化有高度相关，若能及早发现此症状，对于医生诊疗病人将很有帮助。由于许多种类的癌症，如乳癌、肺癌、大肠癌以及前列腺癌等病患皆可能发生高血钙症，因此研究团队相信他们本次的研究成果对于癌症的诊断及治疗将极有助益。
- Synthetic biology-based cellular biomedical tattoo for detection of hypercalcemia associated with cancer
（首图来源：shutterstock）
