喷涂式肿瘤检测

　　拍摄者：Yasuteru Urano，东京大学； Hisataka Kobayashi，国家癌症研究所/美国国立卫生研究院

　　对于医生来说，检测较小的肿瘤以及在手术过程中确定肿瘤的确切边界在目前依然存在困难。虽然荧光探针的出现已经提升了肿瘤的可视性，但这些探针通常都拥有较高的背景噪声，或需要几个小时的时间才能发光。最近，来自国家癌症研究所的Kobayashi及其同事开发出了一种新型的荧光探针——γ-谷氨酰羟甲基罗丹明绿（gGlu-HMRG），这种探针在与正常组织之外的癌细胞相互作用时，会很快发出绿色荧光（癌细胞表面的γ-谷氨酰转肽酶会特异性地将谷氨酸从探针上切下来）。当被喷涂于卵巢癌鼠模型的体内之后，探针会在一分钟之内激活，让直径小于一毫米的肿瘤都显现出来。

　　视频：羟甲基罗丹明绿探针喷涂在实验鼠的播散性人类腹膜卵巢癌患处。视频是利用普通摄像机拍摄完成的。

　　拓扑异构酶抑制剂

　　拍摄者：Margaret Oechsli，犹太医院和圣玛丽康复中心，肯塔基

　　在复制过程中，复制叉前段的DNA会“卷得过紧”。为了使DNA成功完成复制，这种拓扑张力必须要得到缓解，于是责任落到了拓扑异构酶身上。这种酶连在“卷紧”的DNA上，并对磷酸主链进行切割；等DNA松开之后，拓扑异构酶对缺口进行再封装。

　　化合物米托蒽醌（mitoxantrone）会对二型拓扑异构酶形成抑制。它经常会被用来治疗转移性乳腺癌、急性髓性白血病（AML）和非何杰金淋巴瘤。此外，米托蒽醌和强的松化合物也被批准作为转移性激素非依赖性前列腺癌的二线治疗药物。

　　图片：在偏振光之下可见的米托蒽醌结晶。几滴药物被置于显微玻片上，与染料溴酚蓝共存干燥。研究人员利用尼康Labophot 2 型显微镜对晶体成像，放大率为25X至100X。偏振光形成颜色。欲欣赏到更多的艺术作品，读者可以访问Oechsli博士的主页。

　　阻断DNA甲基化

　　拍摄者：Margaret Oechsli，犹太医院和圣玛丽康复中心，肯塔基

　　很多化学治疗药物能够对抗癌症的机理在于它们拥有与正常DNA碱基相类似的结构。举例来说，阿扎胞苷（azacititine）类似于胞嘧啶核苷，但却无法被甲基化。当阿扎胞苷结合到DNA中以后，它会可逆性地抑制DNA甲基转移酶的活性。这会导致被甲基化沉默的肿瘤抑制基因的激活。阿扎胞苷被用于治疗骨髓增生异常综合征，其作为复发急性髓系白血病（AML）治疗药物的临床试验目前还在进行中。

　　图片：与上一幅图片类似，研究者利用偏振光对结晶阿扎胞苷进行了可视化。欲欣赏到更多的艺术作品，读者可以访问Oechsli博士的主页。

　　陷阱装置

　　拍摄者：Mehmet Toner和Daniel Haber，麻省总医院

　　肿瘤细胞会从原发肿瘤上脱落下来，进入血液循环。虽然这些“循环肿瘤细胞”的确切构成依然未知，但其某些组分属于能够诱发远程器官产生肿瘤的转移前体。循环肿瘤细胞极为稀少，每毫升血液中的个数为1至100个。掌握检测和收集这类细胞的方法对于预防和诊断转移性肿瘤具有关键意义。

　　来自麻省总医院的Toner、Haber及其同事开发出了一种微流体装置，它可以将循环肿瘤活细胞（黄色）俘获至微芯片（蓝色）上，且拥有很高的收率。利用这种芯片分离出来的细胞可用于测序和表型分析，跟踪治疗过程中的肿瘤演化，以及作为预后指标，

　　图片：俘获在微芯片上的循环肿瘤细胞的扫描电镜照片；放大率为430X，电压10kV。

　　靶向疗法

　　拍摄者：Harjeet Sing，Tiejuan Mi，Drew Deniger，Janos Roszik和Laurence Cooper，MD·安德森癌症中心

　　在过去的数年时间里，“新一代”癌症药物，例如能够阻断特定突变激酶（V600E-B-RAF）的“灵活型”抑制剂和诱导特定肿瘤（抗CTL4抗体）产生T细胞介导排斥的抗体，已经开始慢慢应用于临床领域。另一种前景颇佳的治疗方案是对攻击肿瘤的T细胞进行遗传修饰，然后再将其注入癌症患者的体内。后者目前已经进入临床试验阶段，其中对T细胞进行改造来表达嵌合抗原受体（CARs）的治疗方案更是取得很好的疗效。

　　视频：经过遗传修饰的T细胞（灰色）会表达嵌合抗原受体（CARs），以此来重新引导T细胞特异性靶向CD19阳性肿瘤细胞，并表达增强型绿色荧光蛋白（EGFP）（绿色）。研究人员利用尼康BioStation完成了这段延时图像的拍摄。视频由艾莉丝柠檬水基金会（Alex's Lemonade Stand Foundation）提供。

　　新的挑战

　　拍摄者：Kairbaan Hodivala-Dilke和M. Stone，伦敦大学

　　阻碍癌症疗法产生治愈效果的主要症结在于抗药性。即便是最有效的治疗药物通常也会让癌细胞产生抗性。举例来说，抗血管内衣生长因子药物在起初使用时会显著缩小肿瘤的大小，但有研究发现，这种疗效的持续时间相当短暂，经过长时间的治疗以后，肿瘤又会恢复生长并不断恶化。为了描述这些抗药性产生的路径，同时开发出监视抗性路径出现的工具，研究人员需要迫切了解其中的基础细胞生物学机理。

　　图片：一段血管的冰冻蚀刻扫描电镜照片，它已经长成一个黑色素瘤，但还在为肿瘤提供着养分。血管中的大量红细胞清晰可见。图片版权为Wellcome Trust所有。