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分波光谱显微镜技术:有望早期预警癌症

  英国《新科学家》杂志报道,在破坏性疾病出现前几年,细胞内的DNA就可能发生微妙变化。借助于一种新型显微技术,科学家进一步揭开细胞内部世界的盖子。这种显微技术被称之为“分波光谱显微技术”,可以充当一个早期预警系统,在癌症或者阿尔茨海默氏症(老年痴呆症)发病前很久就诊断出这些疾病。

  在疾病完全成型前,人体内的细胞就已经发生微小变化,通过探测这些变化,我们便可以提前诊断疾病。以DNA和蛋白质构成的复合物染色质为例,在暴露于致癌物质或者紫外线环境之后,染色质会发生变化。除此之外,人体细胞还会发生其他一些微小变化。这些变化有时在肿瘤症状出现前几年发生。然而,我们很难利用当前的医疗技术追踪这些变化,因为它们涉及的结构宽度不到400纳米,小于普通光学显微镜利用的可见光的波长。

  美国伊利诺斯州埃文斯顿西北大学的瓦蒂姆·贝克曼表示:“如果面对的是两个小于可见光波长的结构,你无法进行区分。形象地说,这两个结构融合成一个更大的‘模糊点’。我们在这种复杂性面前无能为力,无法了解背后的意义。”

  为了让这个“模糊点”变得有意义,贝克曼放弃了标准显微镜,转而采用分波光谱(PWS)显微镜。PWS显微技术能够揭示出光如何与细胞发生相互作用。穿过细胞过程中,光被细胞内不同密度的结构反射。反射光被用于重建细胞内的纳米尺度细节。贝克曼表示:“这就好像关在黑盒子里的一只猫。你无需拍摄X光片,只要听到猫叫声就能判断里面是一只猫。”在上月举行的癌症预防前沿研究会议上,贝克曼公布了他的研究成果。

  在纳米尺度下研究细胞的新技术很多,PWS只是其中之一。这项技术尤为善于探测染色质等复合物的密度变化。借助于PWS技术,贝克曼发现从肺癌、结肠癌、胰腺癌、卵巢癌和食道癌患者身上提取的表面看似健康的细胞内不寻常的染色质密度,这种现象并未在健康人群的细胞中发现。

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