高速3D顯微鏡可實時觀察活組織細(xì)胞

美國哥倫比亞大學(xué)工程團(tuán)隊開發(fā)了一種技術(shù)，可實現(xiàn)活體內(nèi)的實時成像并取代傳統(tǒng)的活檢。在2022年3月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，其能夠捕獲組織結(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間才能得到診斷結(jié)果。

希爾曼團(tuán)隊希望能直接捕獲組織圖像而不用切出樣本?！斑@種技術(shù)可以讓醫(yī)生實時地反饋他們正在查看的組織類型，無需長時間等待?！彼忉尩?，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?？焖俚夭蹲交铙w樣本的3D圖像。此次，該團(tuán)隊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，實時漫游，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。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)家就可將其作為一整盒組織學(xué)幻燈片一樣來使用。

該團(tuán)隊展示了MediSCAPE在廣泛應(yīng)用中的強大功能，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)隊的最后一個關(guān)鍵步驟是將希爾曼實驗室中標(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)。