雙比值法（Dual-ratio approach）增強了生物系統(tǒng)傳感過程中的熒光信號。

利用熒光技術(shù)觀察人體血液中數(shù)量稀少的循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC），可以提供一種在癌癥發(fā)生轉(zhuǎn)移時檢測癌癥并觀察惡性腫瘤細(xì)胞在體內(nèi)移動的方法。

雙比值法漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)（DiFC）的應(yīng)用（來源：塔夫茨大學(xué)和東北大學(xué)）

流式細(xì)胞術(shù)（FCM）是一種很有前景的無創(chuàng)檢測技術(shù)，可以提供有關(guān)細(xì)胞大小及DNA含量的信息。在流式細(xì)胞術(shù)中，被熒光標(biāo)記的細(xì)胞通過人體組織的狹窄通道時會被照亮。

假如利用熒光劑標(biāo)記循環(huán)腫瘤細(xì)胞，按照流式細(xì)胞術(shù)原理，用激光直接照射人體動脈，任一被標(biāo)記的細(xì)胞將被誘導(dǎo)熒光發(fā)射，這種發(fā)射與被標(biāo)記的循環(huán)腫瘤細(xì)胞的存在和數(shù)量直接相關(guān)。該操作被稱為漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)（Diffuse in vivo Flow Cytometry，DiFC）。

然而，在實踐中，漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)的性能和所能達(dá)到的體內(nèi)測量深度均受到背景噪聲的嚴(yán)重影響，尤其是當(dāng)背景噪聲源自于被檢查區(qū)域中其它細(xì)胞和組織的固有自發(fā)熒光時。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，美國塔夫茨大學(xué)（Tufts University）聯(lián)合東北大學(xué)（Northeastern University）開發(fā)了一種新型光學(xué)測量方法，旨在抑制漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)中的背景噪聲干擾，從而提高人體深層組織區(qū)域的信噪比（SNR）。這項研究發(fā)表在Journal of Biomedical Optics期刊上。

在激光源-探測器配置下的特定深度（顏色）處流動的熒光目標(biāo)的預(yù)期信噪比跡線（y=0mm）。該結(jié)果顯示了產(chǎn)生表面加權(quán)和均勻分布的自發(fā)熒光的不同組織（線型）。

該研究團隊采用了雙比值法——最初為光譜學(xué)技術(shù)開發(fā)，現(xiàn)在用于漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)，該方法用到兩個激光源和兩個探測器。盡管直到現(xiàn)在還沒有相關(guān)研究能夠闡述如何更好地將雙比值法應(yīng)用于漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)，但利用雙比值法應(yīng)該可以降低人體動脈中的物質(zhì)和皮膚表面產(chǎn)生的自發(fā)熒光的背景干擾。

無需采集血液樣本即可檢測癌癥標(biāo)志物

為了優(yōu)化雙比值法，美國塔夫茨大學(xué)和東北大學(xué)組成的研究團隊首先運用蒙特卡羅（Monte-Carlo）分析技術(shù)來模擬各種噪聲和自發(fā)熒光參數(shù)，同時配置不同的激光源-探測器。他們用熒光微球代替細(xì)胞，使用人造組織模擬流動影像進(jìn)行了雙比值法漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)相關(guān)實驗。

接著，該研究團隊使用優(yōu)化后的雙比值法漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)來測量小鼠皮膚和皮下肌肉的自發(fā)熒光，以評估現(xiàn)實場景中噪聲隨組織類型及深度的不同而發(fā)生的變化。該實驗證明了自發(fā)熒光光源的分布和未被雙比值法消除的噪聲比例是關(guān)鍵參數(shù)。

該研究團隊評論道：“實驗表明，如果未被雙比值法消除的噪音比例低于10%，并且對自發(fā)熒光的貢獻(xiàn)是表面加權(quán)（靠近表面而不是均勻分布在目標(biāo)體積中），那么雙比值法漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)。”

“然而，正如在小鼠身上進(jìn)行的實驗所表明的那樣，皮膚中的自發(fā)熒光通常遠(yuǎn)高于皮下肌肉，這意味著在大多數(shù)情況下，雙比值法漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)可能比標(biāo)準(zhǔn)的漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)更具優(yōu)勢。如果自發(fā)熒光靠近表面而不是均勻分布在目標(biāo)體積中，則雙比值法漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)的穿透范圍明顯高于標(biāo)準(zhǔn)的漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)。”

該研究團隊期望通過上述原理，助力雙比值法漫反射體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)成為一種新興的無創(chuàng)檢測血液中的熒光分子的技術(shù)，同時幫助醫(yī)生不提取樣本就能快速檢測出患者血液中的循環(huán)腫瘤細(xì)胞。而其它有參考價值的細(xì)胞類型和分子也可能最終以相同的方式進(jìn)行識別。

審核編輯：劉清