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      研究人員開發(fā)了新的3D組織成像技術(shù) 以研究細(xì)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(xué)家和醫(yī)生必須了解細(xì)胞如何應(yīng)對不同的醫(yī)療條件和治療。研究人員開發(fā)了一種在細(xì)胞水平上研究疾病的新方法。
      

      賓夕法尼亞州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)，藥理學(xué)和生物化學(xué)與分子生物學(xué)杰出教授，芝加哥大學(xué)X射線成像物理學(xué)家團(tuán)隊的Keith Cheng博士開發(fā)了一種新的3D組織成像技術(shù)，稱為X射線組織斷層掃描術(shù)。該技術(shù)允許研究人員研究組織樣本中細(xì)胞的細(xì)節(jié)，而無需將其切成片。這可能會導(dǎo)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(shù) 以研究細(xì)胞水平的疾病
      

      “通過組織切片術(shù)進(jìn)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(xué)看起來相同的其他疾病，以便他們可以更適當(dāng)?shù)刂委煟?rdquo;Cheng說。
      

      傳統(tǒng)的組織學(xué)包括從患者身上取出薄片組織，對其進(jìn)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(dǎo)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(zhǔn)確地測量細(xì)胞的形狀和體積等三維特征。
      

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

      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(jī)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(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)，藥理學(xué)和生物化學(xué)與分子生物學(xué)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(jìn)行成像。芝加哥大學(xué)放射學(xué)副教授PatrickLaRivière向Cheng介紹了使用強(qiáng)大的X射線源同步加速器，這使得研究團(tuán)隊能夠以更高的分辨率和更快的成像時間來增強(qiáng)他們的微型CT掃描?；谕郊铀倨鞯奈⑿虲T可能有助于病理學(xué)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(xì)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(shù)尚未商業(yè)化，因此他和工程師，物理學(xué)家，數(shù)據(jù)科學(xué)家和生物學(xué)家團(tuán)隊開始自己開發(fā)這項技術(shù)。
      

      經(jīng)過十年優(yōu)化樣品制備和成像，該團(tuán)隊創(chuàng)建了年輕斑馬魚的3D重建，可以從整個生物體到細(xì)胞水平進(jìn)行檢查。選擇斑馬魚開發(fā)這項技術(shù)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(xué)研究的3D形狀，體積，位置和細(xì)胞數(shù)等特征。該技術(shù)將允許病理學(xué)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(xué)家可以評估細(xì)胞的微觀和三維特征。
      

      “我看到的組織的美麗和復(fù)雜性令人費(fèi)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(xì)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(xué)的特征，這可以改善臨床護(hù)理并促進(jìn)藥物發(fā)現(xiàn)。
      

      計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)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(xì)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(shù)來觀察生物體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)并與之相互作用。
      

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

			
        
      
			
      
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