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    日前，來(lái)自密歇根大學(xué)醫學(xué)院和哈佛大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型激光技術(shù)，可發(fā)現肉眼無(wú)法看到的腦腫瘤組織。這項技術(shù)可以用于區分活體小鼠大腦中正常組織和癌癥組織，有助于外科手術(shù)的進(jìn)行。
 

    領(lǐng)導這一研究的是著(zhù)名華人科學(xué)家、美國國家科學(xué)院院士謝曉亮（Sunney Xie）教授，謝教授曾獲美國物理學(xué)會(huì )的青年光譜學(xué)家獎、以色列總統獎等多項殊榮，現已被聘為北大化學(xué)與分子工程學(xué)院客座教授。謝曉亮教授是單分子生物物理化學(xué)和相干拉曼散射顯微成像的開(kāi)拓者之一，其研究組在離體實(shí)驗及活細胞內生物系統在單分子水平的動(dòng)力學(xué)研究方面取得了不少重要的成果，尤其是單分子熒光顯微技術(shù)，比如相干拉曼顯微成像技術(shù)（CARS、SRS）等方面成果斐然。

    提升腫瘤切除技術(shù)

    多型性神經(jīng)膠質(zhì)母細胞瘤（Glioblastoma Multiforme, GBM）是最常見(jiàn)，也是致死率極高的腦部腫瘤。平均而言，這種疾病的患者一經(jīng)診斷后就只有18個(gè)月的剩余時(shí)間了。手術(shù)是針對這類(lèi)腫瘤最有效的治療方法之一，但不到四分之一的患者手術(shù)無(wú)法達到最佳效果。

    文章第一作者之一，密歇根大學(xué)Daniel Orringer博士表示，“雖然腦腫瘤手術(shù)已經(jīng)取得了不少進(jìn)步，但是許多患者的存活率并不高，這其中的一部分原因在于臨床醫師們在手術(shù)完成前，無(wú)法確定是否已經(jīng)切除了所有的腫瘤組織”.

    正是由于很難區分腦腫瘤與正常腦組織，而臨床醫師又主要依賴(lài)于組織顏色和質(zhì)地等可見(jiàn)的線(xiàn)索，因此一些癌癥腫瘤組織沒(méi)有被切除完全，這就造成了進(jìn)一步的危害。

    這項研究利用SRS顯微技術(shù)（SRS microscopy）快速檢測癌癥組織，實(shí)現外科手術(shù)中的可視化。SRS即受激拉曼散射（Stimulated Raman scattering,SRS），能檢測原子間化學(xué)鍵的變化（紅外顯微鏡和拉曼顯微鏡也可以檢測，但是靈敏度低），謝曉亮教授曾表示，SRS顯微鏡是生物醫藥成像的一個(gè)巨大進(jìn)步，開(kāi)啟了活細胞新陳代謝的實(shí)時(shí)監控研究。

    在過(guò)去15年間，謝曉亮教授一直致力于這種技術(shù)的研究，將其微弱的拉曼信號擴增了上萬(wàn)倍，從而能利用彩色SRS圖像對活體組織進(jìn)形成像。這一研究組甚至實(shí)現了每秒30個(gè)新圖片的成像速度，實(shí)時(shí)追蹤組織變化。

    觀(guān)察大腦的微觀(guān)結構

    這一研究組由跨學(xué)科多方面研究人員組成，包括化學(xué)家，神經(jīng)外科醫生，病理學(xué)家等，研究論文首次利用SRS顯微鏡在活體組織中觀(guān)察到了腫瘤的“邊緣地帶”,即浸潤于正常細胞中的腫瘤細胞。這是外科醫生進(jìn)行手術(shù)時(shí)最難把握的區域，尤其是當腫瘤已經(jīng)侵入到了具有重要功能的區域中。

    這項技術(shù)能通過(guò)檢測化學(xué)鍵的振動(dòng)來(lái)對組織中的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的豐富程度進(jìn)行測繪，腫瘤有著(zhù)相對較高含量的蛋白及相對較低的脂質(zhì)，而正常腦組織則兩者皆含量豐富。研究人員利用SRS技術(shù)區分這兩者之間的差別，對活體小鼠大腦中的癌癥腫瘤組織進(jìn)行快速成像和檢測。

    同時(shí)為了完成彩色成像，研究人員還對信號進(jìn)行了處理，使脂質(zhì)呈綠色，蛋白呈藍色，因此腫瘤看上去大多呈藍色而正常組織則顯示大量的綠色。研究人員在手術(shù)過(guò)程中也對活體小鼠進(jìn)行了成像，發(fā)現SRS可在活體腦的區域中給腫瘤成像，而在這些區域中腫瘤組織對肉眼來(lái)說(shuō)看上去是正常的。在腫瘤與正常組織之間的邊緣地帶，研究人員看到有細胞（推測是腫瘤細胞）向正常腦組織滲透。

    作者指出，相比于目前用于腦腫瘤的診斷方法：一種稱(chēng)為H&E染色的方法，SRS技術(shù)更為準確。而且后者也可以進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，并且無(wú)需染色，切除或對組織進(jìn)行處理。

    下一步：小型激光臨床試驗

    目前SRS顯微系統對于手術(shù)室使用，還不夠小型化和穩定，這一研究組現在正與Invenio成像公司合作，發(fā)展廉價(jià)的光纖元件，組裝SRS操作系統。此外研究組還與AdvancedMEMS公司合作，試圖減小探頭的尺寸。

    明年這一研究組也許還將進(jìn)行更進(jìn)一步的驗證研究。