应用非侵入性光学成像技术检测疾病早期分子特征

本文摘要：据麦姆斯咨询报导，还包括肥胖症、心血管疾病和癌症在内的慢性疾病一般来说始自细胞新陈代谢的早期微小变化。美国塔夫茨大学（TuftsUniversity）的研究人员研发了一种非侵入性光学光学技术，可以检测这些变化，为新的研究和潜在的化疗研发获取早期的最佳时机。

据麦姆斯咨询报导，还包括肥胖症、心血管疾病和癌症在内的慢性疾病一般来说始自细胞新陈代谢的早期微小变化。美国塔夫茨大学（TuftsUniversity）的研究人员研发了一种非侵入性光学光学技术，可以检测这些变化，为新的研究和潜在的化疗研发获取早期的最佳时机。

美国国家生物医学光学和生物工程研究所光学光学项目主任BehrouzShabestari博士说明道：“在经常出现可见的疾病症状和受损之前，疾病始自与新陈代谢有关的分子的变化，这不会妨碍的组织和细胞长时间运作的能力，塔夫茨大学的这项工作是一种用作检测疾病早期分子特征的十分最重要的创意方法。”塔夫茨大学生物医学工程教授也是该项研究的首席研究员IreneGeorgakoudi博士领导的实验室擅长于利用光与运营细胞新陈代谢的关键分子相互作用。他们的方法可以随时间对这些关键分子的变化展开光学，而会阻碍或毁坏细胞。

该小组用于了一种称作双光子唤起荧光（TPEF）显微镜的技术来监测所有细胞中牵涉到多种新陈代谢功能的两种分子的活性：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。NADH和FAD都是细胞持续化学反应的关键组成部分，可以储存能量，然后在必须时获释能量来维持细胞的活力和功能。TPEF光学通过近红外激光束唤起这些分子。

由此产生的荧光信号获取了一种光学工具来监测细胞内功能障碍和疾病发作的生理和生化事件。为了测试光学系统否可以辨识细胞新陈代谢中的点状现象，研究人员用于TPEF对转变了主要新陈代谢过程的培育细胞展开光学，其中NADH和FAD具备关键作用。用于的活细胞还包括心脏细胞、上皮细胞、干细胞和棕色脂肪（脂肪）细胞。通过在对NADH和FAD展开光学时转变新陈代谢功能，他们确认了这两种分子的特定荧光模式的变化是否是细胞健康状况或功能的较好指标。

细胞光学在有所不同实验条件下展开，如转变参予产生能量的长时间新陈代谢过程。测试条件的实例还包括：葡萄糖饥饿状态下的细胞、低氧水平的生长细胞（因此能量产生效率较低）以及将曝露在低温下的细胞（影响能量储存）。在每个实验条件下，TPEF光学说明了了荧光的独有模式和强度产于，表明了NADH和FAD的某些化学形态或方位，可以作为理解细胞为什么无法长时间运作的图谱。

Georgakoudi说道：“这些结果证明了这种非侵入性光学技术可用作辨别有可能是疾病发展早期迹象的不身体健康细胞，通过同时融合多种条件下的细胞光学和分析，我们需要在单细胞水平上看见新陈代谢变化的不存在以及它们的化学性质。”细胞中产生的新陈代谢变化与癌症、心血管疾病和肥胖症等疾病再次发生的变化类似于。Georgakoudi说道：“我们坚信该技术最后将沦为一个最重要的新平台，用作在此过程中尽早理解和检测这些疾病，TPEF也将沦为监测新陈代谢变化的宝贵工具，目的沦为减轻或制止的组织发育或受损发作前的疾病的新疗法。

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