看!癌细胞在干嘛?

【字体: 时间:2012年04月10日 来源:生物通

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  如今癌症已经越来越难以躲藏了,随着现代成像技术的发展,研究人员能观察到了癌细胞的一举一动,无论是肿瘤的生长,内部活动,还是肿瘤细胞对于周围组织的影响,都逃不开。

生物通报道:如今癌症已经越来越难以躲藏了,随着现代成像技术的发展,研究人员能观察到了癌细胞的一举一动,无论是肿瘤的生长,内部活动,还是肿瘤细胞对于周围组织的影响,都逃不开。

来自约翰霍普金斯医学院巴尔的摩分校体内细胞分子成像中心主任Zaver Bhujwalla说,“我认为成像就是为癌症而生”,通过成像“能分析癌症的方方面面。”

比如说科学家们可以实时监控代谢细胞转移位置,也可以长时间,几天或者几个星期的观察肿瘤向新血管的转移侵袭。利用丰富多样的示踪剂和报告基因,研究人员可以观测到某种癌症的生化特性,包括代谢失衡等。研究人员还可以监测某种潜在的新型抗癌药物的走向,以及功能药效。

基于放射性,光学,以及声学的各种技术,癌症研究人员的重要任务之一就是“确保我们使用了正确的仪器”,来自华盛顿大学圣路易斯分校光放射实验室的主任Samuel Achilefu如此说道。不过随着科研需求的提高,一种仪器已经不再够用了,研究人员开始将两种,甚至更多种成像技术/仪器组合在一起,获得包含有解剖学和功能方面信息的图像。

The Scientist杂志汇总了几种新组合,范围跨度老技术和尖端新技术,为癌症研究人员提供成像选择。

活体显微镜

使用者:来自克里夫兰诊所(Cleveland Clinic)的细胞生物学助理教授Justin Lathia

项目:

Lathia与克里夫兰诊所Jeremy Rich,以及俄亥俄州凯斯西储大学的Alex Huang合作,分析癌症干细胞如何驱使肿瘤生长的,利用一种活体显微镜,他们在小鼠上观察人类脑癌,从而这个研究组看到之前科学家们只能推论的现象:干细胞确实构建了肿瘤块。(论文标题:Direct In Vivo Evidence for Tumor Propagation by Glioblastoma Cancer Stem Cells)

方法:

研究人员从活体小鼠头骨上打开了一个小窗,然后在上面安上了一个盖玻片,利用血管作为指引,他们进行了大量长时间大脑成像,从而可以按照同一地点每张图片排列荧光显微。

应用:

活体显微镜为了解多种类型细胞活动打开了一道门,我们可以了解在某种肿瘤周围活动的不同细胞群体,癌细胞与上皮组织的相互作用,以及它们如何进入血液,又如何出来的,还有细胞分裂和生长相关的信息。活体显微镜最合适用于观察小面积区域。

仪器:

Lathia推荐了一种双光子显微镜,这种显微镜能比共聚焦显微镜成像更深。Lathia首先采用的是瑞士Leica公司的TCS SP5显微镜系统,这一系统分辨率高,扫描速度快,能满足共聚焦和多光子成像的多种需求,Lathia研究组将这一仪器进行了调整,使之可以用于麻醉后的活体小鼠。他预计这一整个系统大约需要花费五十万美元(美国地区数据)。

除此之外,还可以考虑Carl Zeiss卡尔蔡司的Axio Examiner和Axio Zoom 显微系统,前者是一种固定载物台成像系统,采用了全新的光学概念,能进行智能的综合对比度选择,并自由地在机械和电子模式中切换,除此之外还有可以用于放置显微注射器的超大空间。而后者则是近年来蔡司推出的新品,最新的Axio Zoom.V16是第一个结合了立体显微镜与传统光学显微镜优点(比如较长的工作距离和较高的分辨率)的变焦显微镜。这一款仪器的分辨率是立体显微镜的2.5倍,可提供的荧光强度是立体显微镜的10倍。

这些大口径高光圈变焦显微镜的发明使生物医学研究领域发生了前所未有的变化,如生物学家可以在整个胚胎中使个别细胞群地域化,然后在与高倍率与荧光照明显微系统下进行详细观察,并且可以被强大的数字摄像系统记录。

蔡司产品营销经理Kristen Orlowski 表示,预计花在显微系统,光源,以及样品方面的花销大约是3万-7万(美国地区数据),但这不包含记录仪器或其它组件。研究人员还可以利用导管和内窥镜,更深入观察活体动物,达到微米级分辨率。

优点:

使用者可以一次成像四种荧光颜色;

同一位点实时观察或者几天,几星期的延时观测。

缺点:

观察深度收到限制;

分辨率不如标准的共聚焦显微镜高,Lathia说。(生物通:张迪)

原文首段:

These days, cancer has a harder time hiding out. With modern imaging tools, inquiring researchers can ogle its every move, from a tumor’s growth to its inner workings to its effects on surrounding tissues.

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