全新光学显微镜探测“流氓”癌细胞

据国外媒体报道，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的工程师们近日研制出了一款世界上最快速的相机，可用于探测难以捉摸的“流氓”癌细胞。这一科研成果的研究报告发表在了最新一期的《美国国家科学院院刊》上。

　　从大量各类正常细胞中识别和分离出一些罕见细胞对于某些疾病的早期发现、监测和治疗来说正在变得越来越重要。这些罕见细胞中，在体内自由移动的癌细胞就是一个很好的例子。通常情况下，在10亿个健康细胞中也只有一小撮癌细胞，然而它们会抢先转移，癌细胞扩散导致癌症患者的死亡率高达约90%。这样的“流氓”细胞除了癌细胞以外，还包括用于再生医学的干细胞及其它类型的细胞。不幸的是，检测这样的细胞是很困难的。要取得良好的统计准确性需要一台自动化、高通量的仪器，可以在相当短的时间内对数以百万计的细胞进行检测。配备了数码相机的显微镜是目前分析细胞的唯一设备，但是该设备对于这项研究来说速度显得太慢了。

　　现在，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的工程师们开发了一种全新的光学显微镜，可以让这项艰巨的任务变得轻松许多。加州大学洛杉矶分校电气工程学院的工程师巴赫拉姆•贾拉利(Bahram Jalali)说：“为了抓拍到这些难以捉摸的细胞，相机必须具备在非常高的帧速率下持续捕获并对数百万张图像进行数字化处理的能力。传统的CCD和CMOS摄像头达不到这样的速度和灵敏度，因为从像素阵列读取数据需要时间，它们在速度极快的情况下对光变得不那么敏感。”

　　目前的流式细胞仪具有较高的通量，但是因为它依靠单点的光散射而不是拍照，在检测非常罕见的细胞类型时还不够灵敏，比如对于那些目前处于早期阶段或癌细胞转移前的癌症患者不适用。为了克服这些限制，巴赫拉姆•贾拉利和UCLA的的生物工程学副教授迪诺•迪•卡罗（ Dino Di Carlo）领导的一个包括生物技术、光学、高速电子和微流体的跨学科研究团队开发出了高通量流式光学显微镜，这款显微镜非常灵敏，具备实时探测含量为百万分之一的罕见细胞的能力。

　　贾拉利的团队以他们在2009年创建的光子时间飞梭相机技术为基础，研制出了世界上最快的连续运行的相机。贾拉利、迪•卡罗和他们的同事在报告中描述了他们如何将这台相机与先进的微流体和实时图像处理技术进行整合，以对血液样本中的细胞进行分类。新的血液筛查技术每秒可筛查10万个细胞，比传统的基于成像的血液分析仪高出约100倍的通量。迪•卡罗说：“这项科研成果需要与一些尖端技术进行整合，通过生物工程部门、电气工程部门和加州纳米技术研究院的合作，并采用了UCLA细胞诊断学部门开发的重要的技术基础设施。”贾拉利和迪•卡罗均是加州大学洛杉矶分校的加州纳米技术研究院的成员。

　　他们的研究演示了如何实时辨别血液中罕见的乳腺癌癌细胞。初步结果表明，这种新技术有可能迅速地在大量血液中检测到极稀少的循环癌细胞，并将提高癌症早期检测、监测药物和放射治疗的效率。加州大学洛杉矶分校的电气工程和生物工程的项目经理本田惠介(Keisuke Goda)说：“这项技术可以大大减少错误，并将降低医疗诊断成本。”

　　研究人员通过将实验室生长的癌细胞与模拟现实生活中的病人的不同比例的血液进行混合得到了检测结果。加州纳米技术研究院的一名成员格达（Goda）说：“为了进一步验证该技术的临床应用效果，我们目前正在与临床医生合作进行临床试验。这项技术也将可能用于进行尿液分析、水质监测和相关的应用。”

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