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在肿瘤内:紫色细菌可视化'大食客'

 2019/3/14 9:18:34 《最新论文》 作者:HelmholtzZentrumMünchen - 德国环境健康研究中心 我有话说(0人评论) 字体大小:+
 

通过示意图(第一行),显微镜(第二行)和MSOT分析(底部)可视化位于巨噬细胞外(蓝色)和内部(红色)的紫色细菌的光声信号的变化。MSOT光谱的变化(第三行)可用于区分位于巨噬细胞内外的Rhodobacter细胞,从而区分巨噬细胞的定位和活性。

图片来源:信用©HelmholtzZentrumMünchen

癌症对医生来说是一个持续的挑战,特别是在疾病的诊断和治疗方面。除其他外,这是由于肿瘤异质性。来自Helmholtz Zentrum Muenchen,Juelich研究中心,慕尼黑工业大学和Heinrich Heine大学杜塞尔多夫的科学家团队现在已经证明,Rhodobacter属的无害紫色细菌能够可视化肿瘤中这种异质性的各个方面。在光声成像的帮助下,研究人员利用这些微生物来观察免疫系统的细胞,即所谓的巨噬细胞*(希腊语为“大食者”),它们也在肿瘤发展中发挥作用。他们的研究成果现已发表在Nature Communications上。

许多癌症形成实体瘤。在内部,这种肿瘤揭示了细胞和分子水平的主要差异。其中一个涉及巨噬细胞的定位和活性。虽然这些细胞对于健康的免疫系统至关重要,但它们在肿瘤发展中也起着关键作用。在光合细菌的帮助下,现在已经开发出新的光声学技术,其指示这种巨噬细胞存在和活跃的位置。

“我们能够证明,对人类无害的Rhodobacter ** 属细菌适合作为巨噬细胞存在和活动的间接标记,”该研究所细胞工程小组负责人Andre C. Stiel博士说。生物和医学影像(IBMI),HelmholtzZentrumMünchen。Rhodobacter细菌产生大量的光合色素细菌叶绿素a。这种色素使研究人员能够通过多光谱光声层析成像(MSOT)***检测肿瘤中的细菌。

这个原理是如何运作的?巨噬细胞吞噬细菌作为其天然清除活性的一部分,其被称为吞噬作用。这改变了细菌的周围环境,它们对电磁辐射的吸收,并且因此也改变了光声信号。因此,Rhodobacter细菌就像科学家的传感器一样,为他们提供有关巨噬细胞存在和活动的信息。

“在进一步的步骤中,这些细菌将为非侵入性技术提供新方法,从而为创新的诊断和治疗程序开辟全新的可能性,”杜塞尔多夫海因里希海涅大学细菌光生物技术组负责人Thomas Drepper博士补充道。将来,细菌可能能够揭示肿瘤的位置并且还能够检测到增加的巨噬细胞活性。根据它们的定位,巨噬细胞可以提供关于不受欢迎的炎症或对免疫疗法的期望反应的信息,并且最终可以用于改善治疗策略。

注意:

*如今所知,肿瘤具有特定的微环境。肿瘤微环境的一个组成部分是肿瘤相关的巨噬细胞。这些清道夫细胞是我们免疫系统的一部分,但在癌症疾病的情况下,它们会参与肿瘤组织的不必要的炎症 - 这一过程会导致疾病的进一步发展。

** Rhodobacter在世界范围内发生在停滞不前的流动水中。细菌产生不同的色素以进行光合作用。这些包括细菌叶绿素a,适用于MSOT检查以定位实体瘤。Rhodobacter细胞不会引起人类感染。

***在MSOT扫描期间,光最初转换为声音,然后转换为视觉信息。最初,弱的脉动激光束指向身体。当光束遇到分子和细胞时,它们最小程度地加热并以最小的振动响应,这又产生声学信号。然后由传感器拾取这些并转换成图像。单个细胞和分子对激光的反应方式取决于它们的光学性质 - 在这种情况下,例如,细菌色素的性质。

(来源:HelmholtzZentrumMünchen - 德国环境健康研究中心)