新的組織成像技術可實現實時診斷，繪製癌症進展圖

伊利諾伊大學的研究人員報告說，一種新的顯微鏡系統可以實時和分子細節地對活體組織進行成像，無需任何化學品或染料。

該系統使用精確定製的光脈衝同時對多個波長進行成像。這使研究人員能夠研究細胞和組織內的並發過程，並可能為癌症研究人員提供一種用於跟蹤腫瘤進展的新工具，以及醫生為組織病理學和診斷學提供新技術。

研究人員在「 自然通訊 」雜誌上詳細介紹了稱為同時無標記自發熒光多次諧波顯微鏡的技術。

研究負責人Stephen Boppart博士說：「我們去除，處理和染色組織用於診斷疾病的方法已經實踐了一個多世紀，伊利諾伊州的生物工程和電子和電腦工程教授以及醫學博士。「隨著像我們這樣的顯微技術的進步，我們希望改變我們檢測，可視化和監測疾病的方式，從而導致更好的診斷，治療和結果。」

SLAM顯微鏡在幾個方面與標準組織病理學不同。首先，它用於活體組織，即使是在生物體內，也可用於臨床診斷或指導手術室的手術。其次，它不使用染料或化學品，隻使用光。標準程式包括去除組織樣本和添加化學汙漬 - 這可能是一個漫長的過程 - 化學物質可能會破壞細胞。

雖然其他無汙染成像技術已經開發出來，但他們通常只是將信號的一個子集可視化，測量特定的生物或代謝特徵，研究生Sixian You表示，該論文的第一作者。同時，SLAM顯微鏡同時收集來自細胞和組織的多種對比，捕獲分子水準的細節和動力學，如代謝。

在最近的研究中，Boppart的小組觀察了大鼠的乳房腫瘤以及周圍組織環境。得益於同步數據，他們能夠觀察腫瘤進展的動態範圍以及不同過程如何相互作用。

「我們知道腫瘤在那裡，但腫瘤支持組織中的整個生態系統，」你說。「他們招募健康的細胞來支持他們，SLAM使我們能夠全面了解活體動物和人體組織中亞細胞，分子水準和代謝水準上不斷變化的腫瘤微環境，監測這一過程可以幫助我們更好地了解癌症進展，在未來可能導致更好地診斷腫瘤的進展程度，以及旨在阻止腫瘤進展的更好的治療方法。「

研究人員發現腫瘤附近的細胞在代謝和形態上存在差異，表明細胞已被癌症招募。此外，他們觀察周圍的組織，創建支持腫瘤的基礎設施，如膠原蛋白和血管。他們還看到了囊泡形式的腫瘤細胞與周圍細胞之間的交流，細胞釋放的微小運輸包裝以及被其他細胞吸收。

「以前的研究表明，腫瘤細胞釋放囊泡誘惑周圍的細胞來支持它們，」你說。「然後，被招募的細胞釋放自己的囊泡返回腫瘤，這是一個惡性循環，與我們在健康組織中的對照樣本中看到的活動截然不同，能夠看到所有這些重要的動態真實腫瘤環境中的參與者可以幫助揭示這個神秘而關鍵的過程。「

接下來，Boppart的研究小組正在使用SLAM顯微鏡來比較大鼠和人類的健康組織和癌症組織，特別關注囊泡活動及其與癌症侵襲性的關係。他們也在努力製造臨床使用的SLAM顯微鏡的攜帶型版本。

Boppart說：「我們從仍然具有代謝活性的新鮮組織或生物體中收集到的影像中有大量新數據，資訊和生物標誌物，我們可以在這些影像中看到單個細胞的動態變化及其集體行為。」也隸屬於伊利諾伊州的卡爾伊利諾伊醫學院和貝克曼先進科學與技術研究所。

「我們預計，這些將成為癌症等疾病的新標誌，我們的成像技術將有助於檢測這些疾病的篩查，診斷和監測應用，我們相信這項技術將為補充甚至取代標準組織病理學處理，這是時間和勞動密集型的，只能在去除，固定，死亡的組織上完成，「