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近年來，科學(xué)家們通過研究開發(fā)出了多種成像技術(shù)來加速人類癌癥、肥胖等疾病的研究，本文中，小編就對相關(guān)重要研究成果進(jìn)行整理，分享給大家！與大家一起學(xué)習(xí)！
【1】Cell Rep：利用組合性成像技術(shù)成功追蹤阿爾茲海默病患者大腦的退化過程
doi：10.1016/j.celrep.2018.06.001
近日，一項(xiàng)刊登在雜志Cell Reports上的研究報(bào)告中，來自麥吉爾大學(xué)和蒙特利爾神經(jīng)科學(xué)研究所的研究人員通過研究開發(fā)了一種特殊的技術(shù)來追蹤阿爾茲海默病患者所發(fā)生的大腦退化過程，相關(guān)研究或能幫助研究者闡明為何患者大腦中所發(fā)生的退化會從一個區(qū)域擴(kuò)散到另一個區(qū)域。
目前研究人員能夠利用結(jié)構(gòu)化的磁共振成像技術(shù)（sMRI）和正電子成像技術(shù)（PET）來對早期階段的阿爾茲海默病患者進(jìn)行掃描，本文研究中研究人員非常感興趣研究阿爾茲海默病如何影響患者的基底前腦結(jié)構(gòu)，基底前腦是大腦中的深度結(jié)構(gòu)，其能夠?yàn)榇竽X外皮層提供乙酰膽堿，而乙酰膽堿作為一種神經(jīng)遞質(zhì)，對于維持正常的大腦功能非常重要，研究者發(fā)現(xiàn)，隨著基底前腦結(jié)構(gòu)中膽堿能神經(jīng)元（cholinergic neurons）的退化，大腦皮層中接受膽堿能輸入的區(qū)域也會發(fā)生退化。
【2】Communications Physics：突破！新技術(shù)實(shí)現(xiàn)體內(nèi)癌細(xì)胞三維成像！
doi：10.1038/s42005-017-0003-2
為了提供更好的癌癥治療方法，醫(yī)生和科學(xué)家們都需要對癌細(xì)胞有更深入的了解，而研究人員通常在試管中檢測單個細(xì)胞，在活體內(nèi)檢測新發(fā)現(xiàn)。“我們的目標(biāo)是在活體內(nèi)觀察到單個癌細(xì)胞，以確定它們?nèi)绾伟l(fā)揮功能，如何轉(zhuǎn)移以及如何對新療法產(chǎn)生反應(yīng)。”來自MLU的醫(yī)學(xué)物理學(xué)家Jan Laufer教授說道，他是光聲成像領(lǐng)域的專家，這是一種可以使用超聲波產(chǎn)生高分辨率的體內(nèi)三維圖像的方法。
問題在于腫瘤細(xì)胞是透明的，這使得光學(xué)技術(shù)很難在體內(nèi)檢測到癌細(xì)胞。”Lufer解釋道。為了解決這個問題，他的研究小組開發(fā)了一種新方法：他們首先給癌細(xì)胞引入了一個特殊的基因，一旦進(jìn)入細(xì)胞，這基因就可以產(chǎn)生光敏色素蛋白，這是一種源于植物和細(xì)菌的光感受器；隨后研究人員用兩種不同波長的光照射組織。這些光可以在體內(nèi)被吸收轉(zhuǎn)化為超聲波，這些波可以在體外進(jìn)行檢測，基于這些數(shù)據(jù)，研究人員可以重建機(jī)體體內(nèi)的情況。
【3】Brit J Surg：超聲成像可以準(zhǔn)確檢測不同乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況么？
doi：10.1002/bjs.10791
對于確診患乳腺癌的病人，確定癌細(xì)胞是否轉(zhuǎn)移到腋窩的淋巴結(jié)對于指導(dǎo)治療方案很重要。而腋窩超聲成像是否可以以相同的靈敏度檢測不同種類乳腺癌的腋窩轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)存在爭議。
一項(xiàng)近發(fā)表在《British Journal of Surgery》的新研究表明腋窩超聲成像檢測侵入性乳小葉癌患者的腋窩轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)效果比檢測侵入性導(dǎo)管癌患者的轉(zhuǎn)移灶的效果更差。因此侵入性乳小葉癌患者更可能從腋窩活檢中獲益，不管淋巴結(jié)的超聲影像數(shù)據(jù)如何。
【4】Science：新型成像技術(shù)揭秘癌細(xì)胞如何遷移！
doi：10.1126/science.aaq1392
一個包括石溪大學(xué)癌癥研究中心和生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)系研究員David Q. Matus博士和Benjamin L. Martin博士的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種聯(lián)合晶格層光顯微術(shù)（LLSM）和自適應(yīng)光學(xué)(AO)的新型細(xì)胞成像技術(shù)，可以對細(xì)胞進(jìn)行高分辨率的成像，同時可以捕捉到亞細(xì)胞過程。這項(xiàng)研究發(fā)表在《Science》上，研究人員展示了這項(xiàng)技術(shù)如何觀察不同器官和不同發(fā)展時期以及不同條件（如有絲分裂、免疫反應(yīng)和癌癥轉(zhuǎn)移）的細(xì)胞表型多樣性。
這項(xiàng)AO-LLSM技術(shù)為研究癌癥和其他疾病的科學(xué)家們研究細(xì)胞如何運(yùn)動并適應(yīng)不同的生理環(huán)境提供了新視角。文章中，Matus教授和Martin教授使用AO-LLSM技術(shù)捕捉并觀察了注射到斑馬魚血管中的乳腺癌細(xì)胞的行為。
【5】Science：高分辨成像技術(shù)揭示抗體免疫激活新機(jī)制
doi：10.1126/science.aao4988
近，來自荷蘭Utrecht大學(xué)以及Leiden大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究者們通過成像的技術(shù)解析了關(guān)鍵免疫系統(tǒng)激活的分子機(jī)制，研究結(jié)果表明免疫系統(tǒng)能夠通過兩種方式激活。這一發(fā)現(xiàn)對于設(shè)計(jì)靶向癌癥或感染的療法具有重要的意義。相關(guān)文章發(fā)表在近一期的《Science》雜志上。
當(dāng)免疫系統(tǒng)檢測到入侵的微生物的時候，抗體將會快速啟動保護(hù)效果。而抗體行使功能的關(guān)鍵又在于一類叫做C1的小分子復(fù)合物與受感染的細(xì)胞結(jié)合并終清除。然而，此前研究者們并不清楚這些入侵病原體是如何被識別，以及C1復(fù)合體是如何被激活的。
對C1復(fù)合體的研究十分困難，原因在于這類小分子在實(shí)驗(yàn)室條件下往往會聚團(tuán)，難以獨(dú)立分析。對此，研究者們開發(fā)出了一種新的技術(shù)手段，能夠在更加天然的環(huán)境中對該蛋白的活性進(jìn)行研究，從而發(fā)現(xiàn)了更多以往不知道的事實(shí)。
【6】PNAS：大腦成像技術(shù)預(yù)測失聰兒童的語言學(xué)習(xí)能力
doi：10.1073/pnas.1717603115
根據(jù)近一項(xiàng)由香港中文大學(xué)與芝加哥Ann & Robert H. Lurie兒童醫(yī)院的研究者們共同完成的研究，他們創(chuàng)造出了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，能夠通過大腦掃描的方式預(yù)測失聰兒童的語言能力。這項(xiàng)研究利用人工智能的手段了解控制語言能力的大腦結(jié)構(gòu)，革命性地加深了對兒童發(fā)育的理解。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在近一期的《Proceedings of the National Academy of Sciences》雜志上。
“預(yù)測語言發(fā)育的能力對于醫(yī)生們以及老師們來說都是十分重要的，它可以幫助我們進(jìn)行及早的干預(yù)與治療，從而使兒童的學(xué)習(xí)能力得到大限度的提升”，該文章的共同作者，來自香港中文大學(xué)大腦研究所主任與認(rèn)知神經(jīng)生物學(xué)家Patrick C. M. Wong說道：“由于大腦是控制人類所有行為的關(guān)鍵，因此我們對失聰兒童使用的方法能夠更加廣泛地用于提升兒童的生活水平以及應(yīng)對一系列障礙的解決方法”。
【7】Sci Adv：科學(xué)家開發(fā)出新一代快速診斷癌癥等多種疾病的磁共振成像技術(shù)
doi：10.1126/sciadv.aao6250
近日，一項(xiàng)刊登在雜志Science Advances上的研究報(bào)告中，來自約克大學(xué)的研究人員通過研究開發(fā)出了一種新方法，這種新方法能夠使得人體中的天然分子發(fā)生磁化，從而就為開發(fā)新一代低成本的磁共振成像（MRI）技術(shù)提供了新的基礎(chǔ)，新一代MRI技術(shù)的開發(fā)也有望幫助科學(xué)家們有效診斷和治療多種疾病，包括癌癥、糖尿病和癡呆癥等。
MRI技術(shù)能能通過檢測分子的磁性從而創(chuàng)建圖像來工作，其實(shí)目前臨床醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域一種關(guān)鍵的工具，然而當(dāng)前的技術(shù)并非非常有效，醫(yī)院中一臺典型的掃描儀僅能夠在20萬個分子中有效檢測到一個分子，這似乎很難觀察到人類機(jī)體中所發(fā)生事件的完整圖像信息。目前改進(jìn)的掃描儀在不同的國家中開始試用，但由于這些掃描儀的操作方式與常規(guī)的MRI掃描儀一樣，即利用超導(dǎo)磁鐵的方法，而且新型模型通常體積較為龐大且售價數(shù)百萬美元。
【8】Cell Metab：3D成像技術(shù)揭示肥胖癥新療法
doi：10.1016/j.cmet.2017.12.011
近來自洛克菲勒大學(xué)的研究者們利用3D成像的技術(shù)展示了小鼠脂肪細(xì)胞內(nèi)部的特征，這一成果有助于設(shè)計(jì)靶向藥物治療或預(yù)防肥胖癥以及糖尿病。
“我們的發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了3D成像對于藥物研發(fā)的價值”，該研究的共同作者，Jingyi Chi說道。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在近一期的《Cell Metabolism》雜志上。此前研究發(fā)現(xiàn)脂肪存在三種不同的類型：白色，棕色以及米黃色。白色脂肪用于儲存能量，但過多的堆積容易產(chǎn)生負(fù)面影響，棕色與米黃色的脂肪組織則能夠通過消耗能量促進(jìn)機(jī)體健康。
根據(jù)作者的說法，米黃色脂肪對于治療肥胖以及其它一些代謝性的疾病具有重要的意義，這是由于其能夠從快速地從潛伏態(tài)向活化狀態(tài)轉(zhuǎn)變。作者的終目的是開發(fā)出能夠促進(jìn)米黃色脂肪燃燒，以緩解脂肪代謝異常的患者的癥狀的目的。
【9】Nat Biomed Eng：紫外顯微成像技術(shù)促進(jìn)疾病的診斷
doi：10.1038/s41551-017-0165-y
近，一種以紫外光為光源的顯微成像技術(shù)能夠幫助病理學(xué)家們在幾分鐘之內(nèi)對組織切片以及新鮮樣本進(jìn)行解析，并且得到高分辨率的圖像，從而避免費(fèi)時費(fèi)力的組織切片工作以及其可能對樣本真實(shí)性造成的影響。
這項(xiàng)技術(shù)為提高患者的護(hù)理以及醫(yī)療的速率與效果提供了新的希望，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在近一期的《Nature Biomedical Engineering 》雜志上。該技術(shù)叫做“紫外表面激發(fā)顯微成像技術(shù)（microscopy with UV surface excitation， MUSE）”，利用波長為300nm的紫外光作為光源穿透組織的表面幾微米的厚度（相當(dāng)于傳統(tǒng)切片的厚度）。該技術(shù)的提出者，以及文章的共同作者是來自羅徹斯特大學(xué)的Stavros Demos。
在UV激發(fā)光的照射下，樣本被曙紅（eosin，一種組織切片染料）或其它染料標(biāo)記后會突出想要觀察的結(jié)構(gòu)，例如細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、胞外基質(zhì)等，進(jìn)而能夠在不到一秒的曝光時間內(nèi)被常規(guī)的彩色捕獲，這一過程使得能夠?qū)Υ蠓秶鷥?nèi)的目標(biāo)進(jìn)行快速成像與解讀。
【10】Sci Rep：重磅！科學(xué)家開發(fā)出可有效預(yù)測癌癥惡性程度的新型非侵入性成像技術(shù)！
doi：10.1038/s41598-017-07244-2
近日，來自大阪大學(xué)的研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)，一種不用標(biāo)記的多光子顯微鏡檢測技術(shù)（NL-MPM）或能對癌癥進(jìn)行定量成像檢測，而且該技術(shù)具有一定的安全性、不需要對組織進(jìn)行切除、固定或染色，相關(guān)研究刊登于雜志Scientific Reports上，研究人員希望這種新型技術(shù)能夠簡化并且降低科學(xué)家們對癌癥的診斷時間。
為了診斷癌癥確定患者合適的治療方法，病理學(xué)家門往往依賴于對患者腫瘤組織進(jìn)行活組織檢查，樣本的切片、固定和染色常常能夠提供可靠的信息，但這些病理學(xué)的診斷步驟常常需要大量時間而且會損傷患者機(jī)體健康組織；本文中研究人員Masaru Ishii教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)成員通過研究開發(fā)了一種新型的非標(biāo)記多光子顯微鏡檢測技術(shù)來觀察并且對癌癥進(jìn)行診斷。
研究者表示，MPM是一種有效的工具，其能夠?qū)铙w組織和器官深度區(qū)域進(jìn)行可視化分析，我們所開發(fā)的NL-MPM技術(shù)則能夠有效診斷結(jié)直腸癌的惡性程度。結(jié)直腸癌具有NL-MPM技術(shù)應(yīng)用的理想特性，傳統(tǒng)意義上來講，對活體組織進(jìn)行顯微鏡檢查依賴于熒光染料對靶向組織的吸附，然而這些染料通常有毒，通常并不需要添加額外標(biāo)記，結(jié)直腸癌會影響上皮組織，在不添加任何外源染料的情況下其通常會在NL-MPM技術(shù)下產(chǎn)生充足的信號，因?yàn)榻M織自然的化學(xué)物質(zhì)常常會釋放自動熒光信號。（生物谷）
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