無創顯微技術實時跟蹤線粒體變化揭發腫瘤“劣行”

通過密切關注線粒體，臨床醫生可以區分健康組織和腫瘤組織，并跟蹤細胞的代謝。但是微小細胞器發生的這種微妙變化，在臨床設置中幾乎是不可能檢測到的。11月30日發表在《Science Translational Medicine》的一項研究，描述了一種新的、非侵入性的顯微鏡技術，可跟蹤線粒體的變化，并有望可以用來幫助診斷疾病。

威斯康星大學麥迪遜分校的Melissa Skala沒有參與這項研究，但是他說：“很長一段時間以來這是每個人都關注的問題，我們一直都致力于開發這樣的技術，并希望它能填補臨床上的一個空白。這項研究利用了這項技術的特定方面。”

該技術圍繞著線粒體熒光酶NADH，它可以通過多光子顯微鏡進行觀察。僅僅通過關注線粒體結構，研究人員就能夠區分健康的皮膚與基底細胞癌和黑色素瘤樣品，這表明他們的顯微鏡方法可能有臨床應用。

本文共同作者、美國塔夫斯大學的Irene Georgakoudi說：“現在，研究線粒體并不是醫生在臨床上要做的事情。雖然線粒體功能障礙與糖尿病到癌癥的一系列疾病有關，但是，目前可視化細胞器的方法，涉及到去除組織、染色、切片成薄片用以觀察的艱巨任務。這個過程是非常侵入性和勞動密集型的。”

Georgakoudi說，由于可視化線粒體任務是如此的復雜，臨床醫生通常求助于細胞核，用以癌癥的早期診斷。她說：“我們沒有任何好的方法來研究組織中的線粒體。他們不是醫院常規診斷工具設施的一部分，因為目前真的沒有什么好的方法來做。”

這項新技術的關鍵是NADH，這種輔酶參與生成能量和合成重要的生物分子，以及人類細胞中自然發熒光的一個分子。Georgakoudi和他的同事利用在線粒體中發熒光最強烈的NADH，并用激光照射NADH自然“染色”的光學部分。該研究小組還開發了一種自動化的方法，來評估線粒體在每一層皮膚組織中是否是異常排列――這是某些皮膚癌的一個指標。

Georgakoudi說：“我們能夠獲得單個細胞的非常高分辨率的圖像，而無需對組織進行切片。然后，因為NADH是自然存在的，我們可以獲得這些圖像，而無需使用外源性的造影劑。”

為了確認他們的技術是否起作用，研究人員在被懷疑患有皮膚病變的患者身上進行了檢測，發現僅僅通過檢查線粒體組織就能夠區分健康組織和癌組織。

Georgakoudi說：“在正常人的皮膚中，你看到一種非常不同的線粒體模式。我們可以用這作為診斷的生物標志物。”Georgakoudi補充說，采用類似技術的人類研究已經在歐洲開始，她的團隊希望看到這種方法的一些不同變化，在五年內成為醫院常規使用的方法。

Georgakoudi說，不幸的是，“我們進行這類成像的激光，仍然是相當昂貴的，成本接近100000美元”。雖然不太貴的激光器可能很快出現，但是該技術以其當前狀態用于一些設施，可能會是成本高昂的。

Georgakoudi表示，因為這種方法最終可使醫生能夠進行實時診斷，而不是讓病人去看醫生，進行活檢并讓病理學家進行觀察，因此，它可能是物有所值的。