為患有癌癥的患者設(shè)計最佳治療方法需要醫(yī)生了解患者所患癌癥的特征。但治療癌癥的最大困難之一是癌癥細(xì)胞并非完全相同。即使在同一腫瘤內(nèi)，癌細(xì)胞的遺傳，行為和對化療藥物的易感性也會不同。
癌細(xì)胞通常比健康細(xì)胞具有更高的代謝活性，并且可以通過分析其代謝活性來收集對癌細(xì)胞行為的一些見解。但是，研究人員很難準(zhǔn)確評估這些特征。已經(jīng)使用了幾種方法，包括位置發(fā)射斷層掃描(或PET)掃描，熒光染料和對比，但是每種方法都具有限制其有用性的缺點。
加州理工學(xué)院的Lihong Wang認(rèn)為，通過使用光聲顯微鏡(PAM)可以做得更好，這是一種激光在樣品中引起超聲波振動的技術(shù)。這些振動可用于成像細(xì)胞，血管和組織。
Wang，Bren醫(yī)學(xué)工程和電氣工程教授正在與德克薩斯A&M大學(xué)的Jun Zou教授合作，利用PAM改進現(xiàn)有的測量氧耗率(OCR)的技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)需要許多癌細(xì)胞，并將它們分別放入充滿血液的個體“小房間”。具有較高代謝的細(xì)胞將消耗更多氧氣并降低血氧水平，這一過程由放置在每個小室內(nèi)的微小氧氣傳感器監(jiān)測。
像前面提到的那樣，這種方法有缺點。為了獲得有意義的癌細(xì)胞代謝數(shù)據(jù)樣本量，研究人員需要將數(shù)千個傳感器嵌入網(wǎng)格中。另外，在小房間內(nèi)存在傳感器可以改變細(xì)胞的代謝率，導(dǎo)致收集的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
Wang的改進版本取消了氧氣傳感器，而是使用PAM來測量每個小時的氧氣水平。他用激光調(diào)制到血液中的血紅蛋白吸收并轉(zhuǎn)換成振動能量 - 聲音的波長。隨著血紅蛋白分子氧合，其吸收該波長的光的能力發(fā)生變化。因此，Wang能夠通過“聆聽”激光照射時產(chǎn)生的聲音來確定血液樣本的含氧量。他稱之為單細(xì)胞代謝光聲顯微鏡或SCM-PAM。
在一篇新論文中，Wang和他的合著者表明，SCM-PAM代表了評估癌細(xì)胞OCR能力的巨大進步。使用單獨的氧傳感器測量OCR有限的研究人員每15分鐘分析大約30個癌細(xì)胞。Wang的SCM-PAM將其提高了兩個數(shù)量級，并允許研究人員在大約15分鐘內(nèi)分析大約3,000個細(xì)胞。
“我們有技術(shù)可以進一步提高吞吐量，我們希望這項新技術(shù)可以很快幫助醫(yī)生做出有關(guān)癌癥預(yù)后和治療的明智決策，”Wang說。
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