癌症快速检测新突破：智能激光技术

幸福侠侣

日前，来自密歇根大学医学院和哈佛大学的研究人员开发了一种新型激光技术，可发现肉眼无法看到的脑肿瘤组织。这项技术可以用于区分活体小鼠大脑中正常组织和癌症组织，有助于外科手术的进行。

领导这一研究的是著名华人科学家、美国国家科学院院士谢晓亮（Sunney Xie）教授，谢教授曾获美国物理学会的青年光谱学家奖、以色列总统奖等多项殊荣，现已被聘为北大化学与分子工程学院客座教授。谢晓亮教授是单分子生物物理化学和相干拉曼散射显微成像的开拓者之一，其研究组在离体实验及活细胞内生物系统在单分子水平的动力学研究方面取得了不少重要的成果，尤其是单分子荧光显微技术，比如相干拉曼显微成像技术（CARS、SRS）等方面成果斐然。

提升肿瘤切除技术

多型性神经胶质母细胞瘤（Glioblastoma Multiforme, GBM）是最常见，也是致死率极高的脑部肿瘤。平均而言，这种疾病的患者一经诊断后就只有18个月的剩余时间了。手术是针对这类肿瘤最有效的治疗方法之一，但不到四分之一的患者手术无法达到最佳效果。

文章第一作者之一，密歇根大学Daniel Orringer博士表示，“虽然脑肿瘤手术已经取得了不少进步，但是许多患者的存活率并不高，这其中的一部分原因在于临床医师们在手术完成前，无法确定是否已经切除了所有的肿瘤组织”。

正是由于很难区分脑肿瘤与正常脑组织，而临床医师又主要依赖于组织颜色和质地等可见的线索，因此一些癌症肿瘤组织没有被切除完全，这就造成了进一步的危害。

这项研究利用SRS显微技术（SRS microscopy）快速检测癌症组织，实现外科手术中的可视化。SRS即受激拉曼散射（Stimulated Raman scattering，SRS），能检测原子间化学键的变化（红外显微镜和拉曼显微镜也可以检测，但是灵敏度低），谢晓亮教授曾表示，SRS显微镜是生物医药成像的一个巨大进步，开启了活细胞新陈代谢的实时监控研究。

在过去15年间，谢晓亮教授一直致力于这种技术的研究，将其微弱的拉曼信号扩增了上万倍，从而能利用彩色SRS图像对活体组织进行成像。这一研究组甚至实现了每秒30个新图片的成像速度，实时追踪组织变化。

观察大脑的微观结构

这一研究组由跨学科多方面研究人员组成，包括化学家，神经外科医生，病理学家等，研究论文首次利用SRS显微镜在活体组织中观察到了肿瘤的“边缘地带”，即浸润于正常细胞中的肿瘤细胞。这是外科医生进行手术时最难把握的区域，尤其是当肿瘤已经侵入到了具有重要功能的区域中。

这项技术能通过检测化学键的振动来对组织中的脂质和蛋白质的丰富程度进行测绘，肿瘤有着相对较高含量的蛋白及相对较低的脂质，而正常脑组织则两者皆含量丰富。研究人员利用SRS技术区分这两者之间的差别，对活体小鼠大脑中的癌症肿瘤组织进行快速成像和检测。

同时为了完成彩色成像，研究人员还对信号进行了处理，使脂质呈绿色，蛋白呈蓝色，因此肿瘤看上去大多呈蓝色而正常组织则显示大量的绿色。研究人员在手术过程中也对活体小鼠进行了成像，发现SRS可在活体脑的区域中给肿瘤成像，而在这些区域中肿瘤组织对肉眼来说看上去是正常的。在肿瘤与正常组织之间的边缘地带，研究人员看到有细胞（推测是肿瘤细胞）向正常脑组织渗透。

作者指出，相比于目前用于脑肿瘤的诊断方法：一种称为H&E染色的方法，SRS技术更为准确。而且后者也可以进行实时追踪，并且无需染色，切除或对组织进行处理。

下一步：小型激光临床试验

目前SRS显微系统对于手术室使用，还不够小型化和稳定，这一研究组现在正与Invenio成像公司合作，发展廉价的光纤元件，组装SRS操作系统。此外研究组还与AdvancedMEMS公司合作，试图减小探头的尺寸。

明年这一研究组也许还将进行更进一步的验证研究。

原文检索：

Rapid, Label-Free Detection of Brain Tumors With Stimulated Raman Scattering Microscopy

来源：ebiotrade