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    日前，來自密歇根大學醫(yī)學院和哈佛大學的研究人員開發(fā)了一種新型激光技術，可發(fā)現(xiàn)肉眼無法看到的腦腫瘤組織。這項技術可以用于區(qū)分活體小鼠大腦中正常組織和癌癥組織，有助于外科手術的進行。
 

    領導這一研究的是著名華人科學家、美國國家科學院院士謝曉亮（Sunney Xie）教授，謝教授曾獲美國物理學會的青年光譜學家獎、以色列總統(tǒng)獎等多項殊榮，現(xiàn)已被聘為北大化學與分子工程學院客座教授。謝曉亮教授是單分子生物物理化學和相干拉曼散射顯微成像的開拓者之一，其研究組在離體實驗及活細胞內生物系統(tǒng)在單分子水平的動力學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，比如相干拉曼顯微成像技術（CARS、SRS）等方面成果斐然。

    提升腫瘤切除技術

    多型性神經(jīng)膠質母細胞瘤（Glioblastoma Multiforme, GBM）是最常見，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個月的剩余時間了。手術是針對這類腫瘤最有效的治療方法之一，但不到四分之一的患者手術無法達到最佳效果。

    文章第一作者之一，密歇根大學Daniel Orringer博士表示，“雖然腦腫瘤手術已經(jīng)取得了不少進步，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(yī)師們在手術完成前，無法確定是否已經(jīng)切除了所有的腫瘤組織”.

    正是由于很難區(qū)分腦腫瘤與正常腦組織，而臨床醫(yī)師又主要依賴于組織顏色和質地等可見的線索，因此一些癌癥腫瘤組織沒有被切除完全，這就造成了進一步的危害。

    這項研究利用SRS顯微技術（SRS microscopy）快速檢測癌癥組織，實現(xiàn)外科手術中的可視化。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(yī)藥成像的一個巨大進步，開啟了活細胞新陳代謝的實時監(jiān)控研究。

    在過去15年間，謝曉亮教授一直致力于這種技術的研究，將其微弱的拉曼信號擴增了上萬倍，從而能利用彩色SRS圖像對活體組織進形成像。這一研究組甚至實現(xiàn)了每秒30個新圖片的成像速度，實時追蹤組織變化。

    觀察大腦的微觀結構

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

    這項技術能通過檢測化學鍵的振動來對組織中的脂質和蛋白質的豐富程度進行測繪，腫瘤有著相對較高含量的蛋白及相對較低的脂質，而正常腦組織則兩者皆含量豐富。研究人員利用SRS技術區(qū)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行快速成像和檢測。

    同時為了完成彩色成像，研究人員還對信號進行了處理，使脂質呈綠色，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。研究人員在手術過程中也對活體小鼠進行了成像，發(fā)現(xiàn)SRS可在活體腦的區(qū)域中給腫瘤成像，而在這些區(qū)域中腫瘤組織對肉眼來說看上去是正常的。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：一種稱為H&E染色的方法，SRS技術更為準確。而且后者也可以進行實時追蹤，并且無需染色，切除或對組織進行處理。

    下一步：小型激光臨床試驗

    目前SRS顯微系統(tǒng)對于手術室使用，還不夠小型化和穩(wěn)定，這一研究組現(xiàn)在正與Invenio成像公司合作，發(fā)展廉價的光纖元件，組裝SRS操作系統(tǒng)。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行更進一步的驗證研究。