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高速3D顯微鏡可實(shí)時(shí)觀察活組織細(xì)胞

來源: 科技日報(bào)   日期:2022-03-30  責(zé)編: 殷緒江  
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   美國哥倫比亞大學(xué)工程團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種技術(shù),可實(shí)現(xiàn)活體內(nèi)的實(shí)時(shí)成像并取代傳統(tǒng)的活檢。在28日的《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》上發(fā)表的一篇論文中,研究人員描述了一種高速3D顯微鏡MediSCAPE,其能捕獲組織結(jié)構(gòu)的圖像,以指導(dǎo)外科醫(yī)生定位腫瘤及其邊界,而無需活體取樣分析病理結(jié)果。
   哥倫比亞大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程和放射學(xué)教授、該研究的資深作者伊麗莎白·希爾曼稱,活檢需要從體內(nèi)切取小塊組織,然后用簡單的顯微鏡觀察,因此可能需要幾天時(shí)間才能得到診斷結(jié)果。
   希爾曼團(tuán)隊(duì)希望能直接捕獲組織圖像而不用切出樣本。“這種技術(shù)可以讓醫(yī)生實(shí)時(shí)反饋他們正在查看的組織類型,無需長時(shí)間等待。”她解釋道,這將讓醫(yī)生就如何最好地切除腫瘤并確保沒有留下任何東西做出明智的決定。此外,對于珍貴的組織,如大腦、脊髓、神經(jīng)、眼睛和面部等,切取組織還可能錯(cuò)過重要的疾病區(qū)域。
   希爾曼一直在開發(fā)用于神經(jīng)科學(xué)研究的新型顯微鏡,這些顯微鏡可非常快速地捕捉活體樣本的3D圖像。此次,該團(tuán)隊(duì)通過觀察小鼠腎臟對他們的顯微鏡進(jìn)行了測試。他們觀察到的結(jié)構(gòu)很像標(biāo)準(zhǔn)組織學(xué)所得到的結(jié)構(gòu)。最重要的是,過程中并沒有添加任何染料。研究人員看到的一切都是組織中的自然熒光,而這些熒光通常太弱而無法看到。
   即使研究人員以足夠快的速度進(jìn)行整體3D成像,實(shí)時(shí)漫游,掃描組織的不同區(qū)域,MediSCAPE也能非常高效地顯示出這些微弱的信號(hào)。研究人員甚至可將獲得的體積拼接在一起,并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為組織的大型3D展示,這樣病理學(xué)家就可像一整盒組織學(xué)幻燈片一樣使用它。
   該團(tuán)隊(duì)展示了MediSCAPE在廣泛應(yīng)用中的強(qiáng)大功能,從分析小鼠胰腺癌到對人體移植器官(如腎臟)的非破壞性快速評(píng)估。
   研究人員認(rèn)為,通過對體內(nèi)的活組織進(jìn)行成像,可獲得比無生命的活檢樣本更多的信息。他們發(fā)現(xiàn),實(shí)際上可看到通過組織的血流,并看到缺血和再灌注的細(xì)胞水平效應(yīng)(切斷腎臟的血液供應(yīng),然后讓它回流)。
   該團(tuán)隊(duì)的最后一個(gè)關(guān)鍵步驟是將希爾曼實(shí)驗(yàn)室中標(biāo)準(zhǔn)SCAPE顯微鏡的大尺寸縮小為適合手術(shù)室并可供外科醫(yī)生在人體中使用的系統(tǒng)。





 

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