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        研究人員開發(fā)了新的3D組織成像技術 以研究細胞水平的疾病
        
			
        
				2019-07-02 14:04:51
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        為了診斷和治療癌癥等疾病，科學家和醫(yī)生必須了解細胞如何應對不同的醫(yī)療條件和治療。研究人員開發(fā)了一種在細胞水平上研究疾病的新方法。
        

        賓夕法尼亞州立大學醫(yī)學院病理學，藥理學和生物化學與分子生物學杰出教授，芝加哥大學X射線成像物理學家團隊的Keith Cheng博士開發(fā)了一種新的3D組織成像技術，稱為X射線組織斷層掃描術。該技術允許研究人員研究組織樣本中細胞的細節(jié)，而無需將其切成片。這可能會導致更好的診斷和治療各種疾病，包括癌癥。
        

        研究人員開發(fā)了新的3D組織成像技術 以研究細胞水平的疾病
        

        “通過組織切片術進行的定量和客觀測量可能使我們能夠區(qū)分癌癥的亞型和目前使用傳統(tǒng)組織學看起來相同的其他疾病，以便他們可以更適當?shù)刂委煟?rdquo;Cheng說。
        

        傳統(tǒng)的組織學包括從患者身上取出薄片組織，對其進行染色，并在顯微鏡下檢查它們是否有不規(guī)則的特征。樣本的物理切片引入組織損失和扭曲，導致不完整的采樣和不完美的可視化。研究人員表示，X射線組織斷層掃描可以避免這些問題，并可以準確地測量細胞的形狀和體積等三維特征。
        

        十多年來，Cheng和他的團隊通過結(jié)合人體計算機斷層掃描(CT)掃描和組織學原理，以更高的3D分辨率對小生物和組織進行成像，開發(fā)出了這項技術。
        

        X射線組織斷層掃描使用與人CT掃描相同的原理。CT涉及拍攝一系列受試者的X射線，每個X射線的角度略有不同。然后，計算機程序使用這組X射線來創(chuàng)建3D圖像。“
        

        Keith Cheng博士，賓夕法尼亞州立大學醫(yī)學院病理學，藥理學和生物化學與分子生物學教授
        

        Cheng實驗室此前曾使用micro-CT(一種較小規(guī)模的人類CT)對小型生物和組織進行成像。芝加哥大學放射學副教授PatrickLaRivière向Cheng介紹了使用強大的X射線源同步加速器，這使得研究團隊能夠以更高的分辨率和更快的成像時間來增強他們的微型CT掃描。基于同步加速器的微型CT可能有助于病理學家有一天回答如下問題：
        

        患者患有該疾病的個體特征是什么?有多少病變細胞?基于我所看到的個性化治療方案是什么?
        

        Cheng說，回答類似問題所需的技術尚未商業(yè)化，因此他和工程師，物理學家，數(shù)據(jù)科學家和生物學家團隊開始自己開發(fā)這項技術。
        

        經(jīng)過十年優(yōu)化樣品制備和成像，該團隊創(chuàng)建了年輕斑馬魚的3D重建，可以從整個生物體到細胞水平進行檢查。選擇斑馬魚開發(fā)這項技術是因為它們從幼蟲到成蟲的大小幾乎與醫(yī)生用于評估癌癥腫瘤的樣本相同。
        

        根據(jù)Cheng的說法，研究人員和臨床醫(yī)生現(xiàn)在可以檢查以前無法使用傳統(tǒng)組織學研究的3D形狀，體積，位置和細胞數(shù)等特征。該技術將允許病理學家在染色和制備后研究完整的組織樣本。不再需要從整個樣品中切出一片組織。
        

        由于圖像清晰度和分辨率的提高，臨床科學家可以評估細胞的微觀和三維特征。
        

        “我看到的組織的美麗和復雜性令人費解，”Cheng談到了eLife期刊6月11日發(fā)表的研究圖片。
        

        結(jié)合成像的計算工具允許計算和編目細胞的大小，形狀，體積和密度。該能力使得能夠以新穎的方式研究疾病病理學的特征，這可以改善臨床護理并促進藥物發(fā)現(xiàn)。
        

        計算機技術的進步允許處理和查看斑馬魚的大圖像文件 - 每個100千兆字節(jié)。研究人員可以同時檢查器官系統(tǒng)，組織或細胞水平的疾病特征，逐片切片或3D背景。他們甚至可以使用虛擬現(xiàn)實游戲玩家使用的相同技術來觀察生物體的細胞結(jié)構并與之相互作用。
        

        Cheng團隊未來的研究旨在提高該技術的分辨率，樣本量，吞吐量，分析能力和可訪問性。
        
			

			
          
        
			
        
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