追蹤干細(xì)胞的足跡：4種成像新技術(shù)

日期：2011-06-08 08:15:50

干細(xì)胞可以用于傳遞抗腫瘤藥物，修復(fù)受損大腦，甚至不完整的心臟（理論上），但是首先科學(xué)家們需要了解如何將這個(gè)“萬事通”放到需要它們的地方，并且確保這些細(xì)胞能存活，完成我們要求的任務(wù)。

要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，就需要觀察干細(xì)胞進(jìn)入活體后的情況，當(dāng)然科學(xué)家們也可以進(jìn)行非活體細(xì)胞的觀測(cè)，通過組織學(xué)來分析，但是這并不能反應(yīng)真實(shí)的問題。

目前研究人員利用了一些先進(jìn)的成像方法觀測(cè)動(dòng)物，甚至病患體內(nèi)的情況，追蹤干細(xì)胞在組織中的變化，其中一些技術(shù)主要依賴于干細(xì)胞攜帶的標(biāo)記物，另外一些技術(shù)則利用遺傳標(biāo)記，來確保細(xì)胞保持活力，能表達(dá)蛋白。

每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，這主要取決于研究問題，研究人員可以把不同的方法技術(shù)結(jié)合起來，近期The Scientist就總結(jié)了4種這方面的新技術(shù)。

光學(xué)成像：生物發(fā)光

來自美國(guó)生物醫(yī)藥成像與生物工程研究所的陳小元（Xiaoyuan Chen）研究組需要進(jìn)行個(gè)性化醫(yī)療方面的分析，其中也包括干細(xì)胞研究，他們希望能了解移植干細(xì)胞的發(fā)展變化，以及這些細(xì)胞在腫瘤中如何“定居的。

間充質(zhì)干細(xì)胞能定位在腫瘤中，并且在那里進(jìn)行分裂，這對(duì)于組織修復(fù)具有重要意義，這也說明了這種細(xì)胞也許是一種很好的藥物傳輸中介。研究人員在將小鼠間充質(zhì)干細(xì)胞移植到肺轉(zhuǎn)移的乳腺癌小鼠中之前，先對(duì)細(xì)胞進(jìn)行了基因工程改造，讓其帶上了熒光素酶的表達(dá)基因，然后將其和熒光素注射到小鼠中，除此之外，研究人員還加上了綠色熒光蛋白基因，從而能進(jìn)行雙顯色。

這樣就實(shí)現(xiàn)了干細(xì)胞的顯色成像，分辨率可以達(dá)到3-5mm。這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有幾個(gè)方面：簡(jiǎn)單，便宜，高通量，陳教授說，“生物發(fā)光是小動(dòng)物成像的主力軍，因?yàn)檫@種方法便宜，易于操作，而且能高通量進(jìn)行分析”，另外這一方法還能進(jìn)行活體分析，具有高敏感性，能檢測(cè)最多1000個(gè)細(xì)胞，背景也很少。

缺點(diǎn)就是生物發(fā)光只能穿透幾個(gè)毫米距離的組織，因此不能用在大型生物，比如人身上。這種方法得到的成像也是平面的，而不是三維的，除此之外，還會(huì)出現(xiàn)假陰性的結(jié)果。

補(bǔ)充報(bào)道：

精確成像：幫助癌癥治療

來自美國(guó)波士頓的貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)療中心的研究人員新開發(fā)的一種成像系統(tǒng)，可使體內(nèi)癌細(xì)胞顯現(xiàn)，提升醫(yī)生切除癌細(xì)胞的準(zhǔn)確度。

這一系統(tǒng)被稱為熒光輔助探查切除器，由近紅外熒光成像系統(tǒng)、視頻監(jiān)視器及計(jì)算機(jī)組成。該系統(tǒng)不含移動(dòng)部件，由發(fā)光二極管替代激光激發(fā)，避免了與患體的直接接觸。

這項(xiàng)獨(dú)特的系統(tǒng)采用了一種名為近紅外熒光團(tuán)的特殊化學(xué)染料，病體在注射該染料后可對(duì)癌細(xì)胞等特殊肌體組織進(jìn)行定位。當(dāng)病體處于近紅外光的環(huán)境下，該染料或造影劑將“點(diǎn)亮”癌變細(xì)胞并顯示在視頻監(jiān)視器上。這些“發(fā)光”的癌細(xì)胞將有層次地覆蓋在正常的可見光影圖像上，使醫(yī)生即使在滿是血液及其他解剖結(jié)構(gòu)的情況下也能清晰地分辨癌細(xì)胞的分布。

研究人員認(rèn)為，這一項(xiàng)技術(shù)可使晚期乳腺癌、前列腺癌、肺癌等癌變得到良好治療，避免醫(yī)生切除健康的重要機(jī)體組織，如血管和神經(jīng)等。研究人員表示，該項(xiàng)技術(shù)可使醫(yī)生看清平時(shí)難以辨認(rèn)的機(jī)體組織，使圖像引導(dǎo)手術(shù)得以真正實(shí)現(xiàn)，而辨明癌細(xì)胞的分布情況可為治愈癌癥患者奠定重要基礎(chǔ)。

研究人員將進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)，首次對(duì)乳腺癌患者的淋巴結(jié)進(jìn)行定位，并在5年內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)大該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍。在未來的發(fā)展中，熒光團(tuán)可將神經(jīng)及血管標(biāo)記為與癌細(xì)胞不同的顏色，使醫(yī)生可以輕松地在同一時(shí)間對(duì)多種機(jī)體組織進(jìn)行觀察。