无创显微技术实时跟踪线粒体变化揭发肿瘤“劣行”

通过密切关注线粒体，临床医生可以区分健康组织和肿瘤组织，并跟踪细胞的代谢。但是微小细胞器发生的这种微妙变化，在临床设置中几乎是不可能检测到的。11月30日发表在《Science Translational Medicine》的一项研究，描述了一种新的、非侵入性的显微镜技术，可跟踪线粒体的变化，并有望可以用来帮助诊断疾病。

威斯康星大学麦迪逊分校的Melissa Skala没有参与这项研究，但是他说：“很长一段时间以来这是每个人都关注的问题，我们一直都致力于开发这样的技术，并希望它能填补临床上的一个空白。这项研究利用了这项技术的特定方面。”

该技术围绕着线粒体荧光酶NADH，它可以通过多光子显微镜进行观察。仅仅通过关注线粒体结构，研究人员就能够区分健康的皮肤与基底细胞癌和黑色素瘤样品，这表明他们的显微镜方法可能有临床应用。

本文共同作者、美国塔夫斯大学的Irene Georgakoudi说：“现在，研究线粒体并不是医生在临床上要做的事情。虽然线粒体功能障碍与糖尿病到癌症的一系列疾病有关，但是，目前可视化细胞器的方法，涉及到去除组织、染色、切片成薄片用以观察的艰巨任务。这个过程是非常侵入性和劳动密集型的。”

Georgakoudi说，由于可视化线粒体任务是如此的复杂，临床医生通常求助于细胞核，用以癌症的早期诊断。她说：“我们没有任何好的方法来研究组织中的线粒体。他们不是医院常规诊断工具设施的一部分，因为目前真的没有什么好的方法来做。”

这项新技术的关键是NADH，这种辅酶参与生成能量和合成重要的生物分子，以及人类细胞中自然发荧光的一个分子。Georgakoudi和他的同事利用在线粒体中发荧光最强烈的NADH，并用激光照射NADH自然“染色”的光学部分。该研究小组还开发了一种自动化的方法，来评估线粒体在每一层皮肤组织中是否是异常排列――这是某些皮肤癌的一个指标。

Georgakoudi说：“我们能够获得单个细胞的非常高分辨率的图像，而无需对组织进行切片。然后，因为NADH是自然存在的，我们可以获得这些图像，而无需使用外源性的造影剂。”

为了确认他们的技术是否起作用，研究人员在被怀疑患有皮肤病变的患者身上进行了检测，发现仅仅通过检查线粒体组织就能够区分健康组织和癌组织。

Georgakoudi说：“在正常人的皮肤中，你看到一种非常不同的线粒体模式。我们可以用这作为诊断的生物标志物。”Georgakoudi补充说，采用类似技术的人类研究已经在欧洲开始，她的团队希望看到这种方法的一些不同变化，在五年内成为医院常规使用的方法。

Georgakoudi说，不幸的是，“我们进行这类成像的激光，仍然是相当昂贵的，成本接近100000美元”。虽然不太贵的激光器可能很快出现，但是该技术以其当前状态用于一些设施，可能会是成本高昂的。

Georgakoudi表示，因为这种方法最终可使医生能够进行实时诊断，而不是让病人去看医生，进行活检并让病理学家进行观察，因此，它可能是物有所值的。