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为癌症缝上“谷歌地球”

Xakita 2019-03-15 11:54:13

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在伦敦西南部,在丛林公园的边缘,是一座由居住者负责测量的建筑。精确的测量。这座建筑是时间的守门人,是千克的休息之地,也是负责确保国家彩票球完全相同的科学家的家。这座大楼是国家物理实验室(NPL)。这是英国的国家测量研究所,在过去的18个月里,那里的一个科学家小组已经开始将他们的目光转向癌症。

作为我们英国癌症研究大挑战计划的一部分,我们资助了来自NPL的科学家测量肿瘤内的分子。他们计划从数千个样本中收集这些信息,为癌症制作一个完整的“谷歌地球”。

约瑟芬·邦奇教授是位于泰丁顿的NPL校园的教务主任,她负责监督这项仍在启动和运行的重大任务。

她说:“我们的项目的目的是检查肿瘤细胞内的情况,以了解我们如何更好地治疗肿瘤。”自从我们上次去实验室后,团队一直很忙。他们现在和我们分享了他们已经开始绘制的三维化学地图的3个阶段的早期一瞥。


新的细节层


研究小组计划在先前看不见的细节层次上制作肿瘤图像。他们的目标是对成千上万个肿瘤的化学物质进行分类,这些化学物质从表面移动到单个细胞的内部深处。

放大到这个水平,观察单个细胞内部的化学物质,意味着普通显微镜必须为一些更专业的设备让路。

“显微镜确实帮助我们了解了巨量的癌症和肿瘤,”邦奇说。“但与我们的仪器不同,它们无法在如此小的范围内产生足够详细的图像。”

“我们制造的仪器可以让我们一次看到单个肿瘤细胞内的所有分子。”


使用分子秤


这组仪器和她的团队使用一种叫做质谱仪的东西来成像肿瘤。质谱仪就像分子秤。因为我们身体中的大多数分子都有一个特定的重量,如果我们能称出它们的重量,我们就可以识别它们。

NPL有一系列的质谱仪,可以在不同的细节级别对分子进行称重,比如放大地图。

“我们已经运营了大约18个月。我们利用这段时间来优化我们如何使用这些仪器,我们收集了一系列非常珍贵的样品,”邦奇说。

随着仪器的全面运行,团队可以开始把我们从整个肿瘤带到一个细胞的内部,就像谷歌地球可以从你的手机导航地球一样。

tumour_surface_cancer_map.jpg

城市景观:肿瘤表面


第一幅图像覆盖了肿瘤表面的一大片区域,细节不那么详细,就好像你在从高处观察一个城市景观。这张图描绘了肿瘤样本的表面,给人一个很好的第一印象,即那里的分子。

“这里的目标是通过向肿瘤表面喷水来轻轻地吸收肿瘤表面的分子,”邦奇说。有些液滴会随着肿瘤上的分子弹回,然后我们就可以测量它们了。

这项技术很重要,因为它不需要很长时间就可以捕捉到一块称为切片的肿瘤的图像。“我们可以在不到一个小时的时间内观察肿瘤的许多部分并获得图像,”邦奇说。

该团队一次检测并定位数百种化学物质,帮助他们识别感兴趣的区域。但这台机器无法进一步放大以检查“街景”上的这些补丁。


街景:近看


第二台机器使用激光定位感兴趣的区域并识别肿瘤细胞内的分子。但由于需要收集更多信息,这一步需要时间。

“这项技术可能需要几个小时才能绘制出一个单一肿瘤的图谱,”邦奇说,他补充说,这台机器非常适合“弥合”观察整个肿瘤和绘制单个细胞内单个化学物质之间的鸿沟。


室内或单室


地图的最后一部分来自第三台机器,它检测特定的分子。

“这种方法与其他方法大不相同,”邦奇说。“我们并不像以前那样在每个位置测量数十万个分子。这一次,我们选择了使用化学标签的产品。”

这台仪器的图片很详细。这台机器通过在肿瘤细胞上贴上放射性标记来观察肿瘤细胞内特定化学物质的活性。放射性旗子不会干扰细胞内发生的事情,但它确实能让科学家追踪到。

邦奇和她的团队正在使用这台机器观察癌细胞内部,并找出它们是如何工作的。

“真的,我们想阻止肿瘤接受食物并使用它,”邦奇说。“如果我们能理解它们是如何使用能量的,并使能量与正常细胞不同的话,我们就可以研制出能够阻止它们能量过程发生的药物。那么我们就可以更好地治疗癌症了。”

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把地图缝在一起


“我们是世界上唯一把所有不同成像技术结合在一起的实验室,”邦奇说。

现在,研究小组打算对许多不同类型的癌症重复这三种技术,以及其他四种技术,几千次。

一个接一个的分子,一个接一个的像素,这些化学地图最终会被缝合在一起,形成一个完整的肿瘤“谷歌地球”。


为什么我们需要一张癌症地图?


邦奇相信他们的癌症地图可以用多种方式。她说:“我们已经在与开发药物的人合作,以了解肿瘤的不同区域,以及为什么有些药物会到达你想要的位置,而其他药物则不会。”

自从大挑战项目开始以来,他们已经开始绘制肠癌、胰腺癌和乳腺癌,以及一种叫做胶质母细胞瘤的脑瘤。

邦奇和她的团队说,正是由于手术后捐献肿瘤组织的患者,这些地图才开始成形。

“如果没有这些捐赠,我们就无法制作这些化学地图,也无法在这一层面上了解肿瘤。”


来源:Xakita 原创

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