在最近的一项研究中,科学家从加州大学戴维斯(UCD),用拉曼光谱来准确区分良性和恶性甲状腺细胞。的这项研究的结果发表在生物医学光学表达。
研究人员收集了248高光谱图像拉曼的单个细胞良性甲状腺乳头状癌结节,并能够区分健康和癌细胞诊断准确率为97%。
新方法有可能帮助病理学家克服当前的一些诊断甲状腺癌的局限性。我们采访了UCD的詹姆斯Chan博士,副教授,博士和马科斯Soares de Oliveira博士后科学家,以了解更多关于这项研究和它的更广泛的影响。
安娜·麦克唐纳(点):你能给我们一点背景研究和开发一种新的方法来诊断甲状腺癌为什么如此重要?
詹姆斯·陈和马科斯Soares de Oliveira (JC &美索):甲状腺结节是一种不寻常的甲状腺细胞的增长,而且经常是第一个甲状腺癌的迹象。结节的大部分都是无症状的,通常发现在常规成像对其他不相关的原因。评估大多数甲状腺的恶性肿瘤结节,超声引导细针穿刺活检(FNA),微创手术,用于从甲状腺获取单个细胞,然后评估通过后cytopathologist细胞染色)(苏木精和伊红)。不幸的是,大约有10 - 30%的FNA活检被认为“不确定”因为各种各样的原因。在这些情况下,cytopathologist不能确定甲状腺结节是良性或恶性基于FNA单独和病人接受甲状腺切除术(甲状腺切除手术)。进一步组织分析手术后可能导致最终的诊断。因此,许多良性结节患者必须接受手术,暴露他们不必要的风险和潜在的并发症手术并发症。这些手术也会增加医疗成本。同时,由于甲状腺切除术,患者可能需要,对于他们的余生,药片含有甲状腺激素替代。更准确的诊断方法获得的单个细胞的FNA活检(而不是从甲状腺切除术获得组织)将在病人的治疗产生重大影响,减少过度治疗,从而降低医疗成本。
问:你面临的最大挑战是什么开发技术吗?
JC &美索:有许多挑战在为生物医学应用程序开发一项新技术,但我想说在这个研究最大的挑战是项目的多学科方面,汇集了一组包括biophotonics专家,cytopathologists和外科医生。能说同样的语言,了解对方的领域的研究和实践是实现一个成功的项目结果的关键。在逻辑上,有很多与此有关的变量,如需要高质量的设施包括外科医生,病理学家,biorepository和其他人来说,工作效率我们可以获得样品开发研究。它还涉及到病人的同意,有时长时间等待新病例增加样本研究中使用的大小。例如,许多的甲状腺癌的亚型普遍不如别人,所以我们需要等待一个病人到达医院的诊断我们感兴趣。我们有惊人的、热情的合作者参与这项工作和一个伟大的医疗保健和癌症相关的研究环境,多年来,由加州大学戴维斯分校的卫生系统。
问:为什么拉曼光谱和其优势和局限性是什么?
JC &美索:拉曼光谱是一个很强大的光学技术,基于非弹性散射光的化学键的振动模式,提供一个独特的签名(拉曼光谱),像一个光学指纹的分子键存在于样品。此外,有几个优势:它不需要任何特殊的染料或特定的激发波长;也非破坏性和非侵害性的方法;,可以结合不同的成像模式。一般来说,微妙的生化成分上的差异,例如良性和恶性甲状腺细胞,可以显示为拉曼峰强度的变化,可以分配给变化更复杂的大分子如蛋白质、脂质、DNA、RNA和其他人来说,提供一个更全面的对疾病的理解。
然而,弱者自然生物分子的拉曼散射,而其内在汽车荧光,可以成为一个问题相关的检测效率低和/或收购时间长,限制了喇曼对于许多应用程序的使用。我们能够克服时间收购问题通过使用扫描系统,而不是传统的point-scan,快拉曼成像高光谱的细胞。
问: 的优势是什么高光谱图像转换为单细胞拉曼光谱?
JC &美索:高光谱图像拉曼的单个细胞实际上是一个 多维光谱数据集在拉曼图像的每个像素都有一个关联的完整的拉曼光谱。所以,将高光谱图像转换成单个细胞的拉曼光谱,代表了整个细胞的生化成分的意思总结的拉曼光谱中所有像素高光谱细胞的拉曼形象。因此,我们代表整个单元作为一个独特的拉曼光谱。这有助于捕捉整个细胞的化学成分同时降低数据的维数。我们相信这种方法改善了细胞细胞光谱重现性和准确性在识别细胞亚型。
问: 你能给我们你有什么进一步的验证计划的概述和最终的临床使用前需要哪些发展?
JC &美索:虽然我们的结果很令人兴奋,因为我们的方法会导致一个新的和准确诊断甲状腺癌和可能适用于其他疾病,我们知道它总是一个挑战批准临床使用的新技术。大部分的工作已经完成,但仍有很多工作要做。我们需要大幅增加的患者数量和细胞研究中所有细胞亚型,我早些时候说,它可能涉及病人同意,等待长时间达到一个合理的新病例的数量。我们是乐观和研究继续为了把它越来越接近附近的一个辅助实时光学诊断方法以最小的人工干预来帮助cytopathologists做决定。
詹姆斯·陈和马科斯de Oliveira说安娜·麦克唐纳,科普作家技术网络。188金宝搏备用
