不需要任何化学物质或染料，伊利诺伊大学香槟分校开发的新型显微镜系统可以在分子水平实时对活体组织进行成像。

该系统利用精确定制的光脉冲，用多个波长同时成像，使研究者得以研究组织和细胞内的并行过程，为癌症研究提供肿瘤进展、组织病理学和诊断学依据。

研究人员在最近发表的《Nature Communications》文章中报道了这款名为“同时无标记自体荧光多谐波源显微术(simultaneous label-free autofluorescence multi-harmonic microscopy，SLAM)”的新技术。文章通讯作者、伊利诺伊大学香槟分校生物工程和电子计算机工程教授Stephen Boppart既是一名工程师，也是一名医生。

“在过去一个世纪，我们通过移除、处理和染色等组织加工手段实践了疾病诊断，”他说。“随着显微镜技术的进步，我们希望改变检测、可视化和疾病监测的方式，使其更好地应用于诊断和治疗。”

SLAM显微术不同于标准组织病理学，首先，它可用于活组织，甚至活体里面;第二，它不使用染料或化学品，只使用光，相比包括移除组织样本和添加化学染料的标准程序更省时。

“其他无染色成像技术通常只可视化一个信号子集，测量特定生物或代谢特征，”文章一作研究生Sixian You说。“SLAM显微镜却可以同时收集来自细胞和组织的多重对比，捕捉分子水平的细节和动态。”

在新研究中，他们用SLAM观察了大鼠乳腺肿瘤和周围环境组织，同步数据反馈了肿瘤的动态扩张和不同进程之间的相互作用。

“我们虽然知道肿瘤在哪，但却不了解支持肿瘤组织的生态系统，”Sixian You说。“它们招募健康细胞支持自身生长。亚细胞、分子和代谢水平监视肿瘤微环境可以帮助我们更好地了解癌症进展和及时调整治疗方案。”

研究人员发现，肿瘤附近的细胞在代谢和形态都有出现了变化，表明这些细胞是癌症造成的。此外，通过观察支持肿瘤的胶原蛋白和血管，他们发现肿瘤细胞和周围细胞主要以囊泡的形式沟通。

“以前的研究表明，肿瘤细胞释放囊泡来招募周围细胞，”Sixian You说。“被招募的细胞再释放囊泡回应。这是一个恶性循环，这些活动与我们在健康组织中所看到的完全不同。”

接下来，Boppart课题组使用SLAM显微术比较了大鼠和人类健康组织和癌组织，重点是它们的囊泡活性和其与癌症侵袭性的关系。同时，他们也在开发用于临床使用的SLAM显微镜的便携式版本。

“我们预计，来自新鲜组织、有代谢活性的信息和生物标志物的成像记录将成为癌症等疾病的新标志，这项技术具有补充甚至替代标准组织病理学处理的潜力，”Boppart说。

原始出处：

Sixian You, et al.Intravital imaging by simultaneous label-free autofluorescence-multiharmonic microscopy.Nature Communications 9, 2125