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開創(chuàng)性的研究為代謝研究開辟了新領域

2019-12-31 11:47:00 ? 來源：

糖尿病和肥胖癥等代謝性疾病在全球范圍內越來越普遍。除了遺傳因素外，生活方式還大大促進了這些代謝疾病的流行。需要精確的監(jiān)測方法，以例如評估飲食或運動的變化如何影響疾病及其代謝特征?，F(xiàn)在，來自Helmholtz ZentrumMünchen的生物醫(yī)學影像研究所和慕尼黑工業(yè)大學TranslaTUM生物影像系主任的團隊開發(fā)了一種技術，該技術可提供活細胞中生物分子的實時圖像-無需用于標簽或造影劑。與Helmholtz ZentrumMünchen的糖尿病與癌癥研究所和海德堡大學醫(yī)院合作對成像系統(tǒng)進行了評估。

光的聲音使細胞和組織中的生物分子成像

借助這項稱為中紅外光聲顯微鏡技術(簡稱MiROM)的新技術，研究人員使用中紅外激光激發(fā)了“指紋”特有的分子振動。來自不同分子的瞬態(tài)中紅外光的選擇性吸收會觸發(fā)熱彈性膨脹，即產生超聲波的微小體積膨脹。根據激發(fā)的波長，檢測并處理這些波以形成特定分子分布的圖像。

與以前的技術相比，這種新方法的一個突出優(yōu)點是它不再局限于干固樣品。通過檢測容易通過組織而不是被組織和水強烈吸收的光子通過的聲波，MiROM提供了超越現(xiàn)有技術的代謝產物的成像功能。

MiROM提供了顯微技術的突破。在常規(guī)的中紅外成像中，較高的生物分子濃度會導致較高的信號損失。相反，MiROM將中紅外成像轉換為正的對比度模態(tài)，從而更高的濃度產生更強的信號。該技術證明了生物分子的無標記成像超出了拉曼方法的靈敏度限制。”

Vasilis Ntziachristos教授，生物醫(yī)學影像學研究所所長兼生物影像學系主任

代謝過程會隨著糖尿病，肥胖癥或生活方式條件(包括飲食和運動)的改變而改變。但是，到目前為止，要觀察其中的許多過程，都需要使用費力且可能影響所研究生物學功能的標記和造影劑。這項新技術可以徹底改變新陳代謝的讀數：“ MiROM可以實時提供獨特的無標簽實時觀察代謝過程的信息，可用于動態(tài)研究不同飲食對細胞水平的影響或評估新類別的性能毒品”，Miguel Pleitez說。該小組正在研究MiROM的修訂版本，該版本具有提高的速度，分辨率和靈敏度，以促進在包括癌癥在內的更廣泛疾病中的發(fā)現(xiàn)。“隨著時間的推移，MiROM為細胞亞群提供了新穎的見解。此外，它使我們不僅可以實時檢測脂質，還可以實時檢測碳水化合物和蛋白質。”負責系統(tǒng)開發(fā)的Miguel Pleitez說。代謝物的無標記成像會影響我們研究分子過程的方式，例如，由于白色和棕色脂肪細胞的分解而導致的與脂肪存儲和釋放相關的分子過程，稱為脂解。但是，也可以研究更廣泛的代謝程序以及不同生物分子之間的相互作用。

MiROM作為實驗室顯微鏡的最初實現(xiàn)方式證明了細胞和切除組織中的代謝成像。Ntziachristos解釋說：“我們的長期愿景是使該技術適用于人類測量，以便我們能夠研究與生活方式改變相關的系統(tǒng)過程并優(yōu)化疾病預防策略。”

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