告别活检,发光分子让皮肤癌一眼就可以看出来

我们都知道,痣是人类最常见的良性皮肤肿瘤,是表皮、真皮内黑素细胞增多引起的皮肤表现,但是也有转变为恶性的可能,从而危及生命安全。如果你想去医院检查它是否是恶性的,一般情况下,医生会切取痣所在位置的皮肤浅层制作成标本,然后送往实验室检查以作判断,这个过程也叫作活组织检查。且不论这个检查结果的准确性,整个过程操作起来还是有点繁杂,但根据一项新研究的结果,在不远的将来有望研究出可以简化这个过程的新技术,只需要将患者的皮肤放在一个特殊的显微镜下,便能够在短短几分钟内判断出其是否为恶性。

这项研究的首席研究员Irene Georgakoudi,也是马萨诸塞州梅德福城市的塔斯夫大学生物医学工程系的副教授,她表示,这项技术需要一个高分辨率的显微镜,医生可以通过这个显微镜直接看到病人细胞的“动力车间”——线粒体(是细胞中制造能量的结构,也是细胞进行有氧呼吸的主要场所),线粒体一般在细胞内会跟其他细胞器之间形成很漂亮的“网络”

Georgakoudi还表示,由于恶性肿瘤会破坏这种网络,并导致线粒体结构散乱,所以只要医生仔细观察线粒体的内部结构,就大有可能根据他们所看到的诊断出皮肤癌或者其他疾病。

目前,医生都是采取皮肤活组织检查来诊断癌症,这意味着他们需要切取一小部分可疑的皮肤表层,然后送往实验室,由相关的专家注入相应的染料(便于找到目标细胞),最后将其放到显微镜下寻找异常细胞。显然,这个方法的有一个不容忽视的缺点,在活组织检查的第一步,切取的皮肤表层有一定的可能会被某些细菌等感染,甚至在患者皮肤上留下褪不去的疤痕。

其实大约在十年前,当研究人员意识到,或许他们并不需要采取活组织检查的方法而只是简单地检查皮肤组织就能达到同样的诊断效果,这项新技术的雏形就已经在他们脑海里形成。事实上,该技术需要的高分辨率显微镜也被称作多光子显微镜,其主要是利用光子(光子是传递电磁相互作用的基本粒子)的相关性质,研究人员可以通过光子观察到烟酰胺腺嘌呤二核苷酸分子,简称NADH分子

大多数细胞里都自然存在着NADH分子,放在特定波长的光下,它会发光

Georgakoudi说:“当NADH分子在线粒体中时,它会发出一个很强的信号,这有助于研究人员探测到它的存在。也正是由于NADH分子的这种特殊性质,研究人员不需要通过给病人的皮肤切层注入染料的方法来观察线粒体的内部结构。”

为了验证这项技术的可靠性,Georgakoudi和她的同事们从十个皮肤癌患者以及四个健康的正常人身上取样,然后拍成照片。对于患者,她们选取了危险的恶性黑色素瘤,以及危险性较小的一些肿瘤,如基底细胞瘤。最后,她们得到了十七个有效的患病位置的组织和十二个有效的健康位置的组织,并进行了数据分析。

Georgakoudi说:“成像过程大概需要一分钟的时间,这并不会给病人造成任何疼痛或者不适。同时,我们分析这些图像的方式也非常自动化,只需要几分钟来描述细胞内线粒体结构即可。”

研究人员发现,在不同细胞层处的正常线粒体的内部结构是不同的。对此,Georgakoudi表示这不足为奇,因为不同细胞层处的细胞各自功能本来就不同。与正常细胞相比,黑色素瘤和基底细胞瘤细胞中必有相应损坏的地方,而这些不同的变化必然会导致线粒体结构改变,这或多或少会使线粒体某些功能从表面上消失。

Georgakoudi补充道,为了证明研究人员利用新技术做出的诊断是正确的,它们会安排一个病理学家在对相同的组织样本进行传统的活组织检查。

不过这一新技术目前还不能用于给患者诊断,但如果该技术能在大量的实验研究中获得成功,那么就能广泛应用于医学诊断,患者也就可以摆脱活组织检查,只需要在短短的几分钟内进行癌症检查即可。

此外,虽然这个设备现在还十分昂贵,但是这些成像系统的成本有望在未来几年里显著下降。

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