程继新教授Science子刊发布突破性成像技术

　　

生物通报道  在过去的十年里，一种称作为体内振动光谱成像（vibrational spectroscopic imaging）的技术一直被用来捕捉一些活体组织中蛋白质、脂类、核酸和其他分子的活动。尽管这一技术可在无需荧光标记的条件下显影组织，但它仍然太慢而无法适用于大多数的研究和临床应用。

现在，来自普渡大学的研究人员对这一方法做出了重大的改进使得它足够快速，可用于对透明组织和较厚的浑浊活体组织进行实时成像。他们的研究结果发布在10月30日的《Science Advances》杂志上。

领导这项研究的是普渡大学Weldon生物医学工程学院和化学系教授程继新（Ji-Xin Cheng）。程教授主要从事高分辨影像技术用于活体成像研究，特别是在无标记分子成像和新型纳米技术的生物医学应用方面做出国际领先的、开创性的成果（延伸阅读：程继新教授Cell子刊提出前列腺癌诊断、治疗新方法 ）。

哥伦比亚大学化学系闵玮(Wei Min)教授（未参与该研究）说：“这是一种非常创新的方法。作者建立的这种方法相当令人印象深刻。”

伊利诺伊大学生物工程学教授Stephen Boppart（未参与该研究）说：“这是朝着使这一技术变得更加实用取得的重要进展。作者们使得获取图像变得更快，因而能够在体内及高光子散射组织中采集图像。”

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荧光显微镜需要用荧光团来标记细胞成分，体内振动光谱成像技术有吸引力的地方就在于：它无需标记任何的细胞成分，能够生成包括组织或细胞内大多数内源分子在内的图像。然而，诸如肝组织一类的非透明组织会散射太多的质子导致分辨率较低，使得体内振动光谱成像技术限制用于透明及单细胞层生物样本。

普渡大学生物医学工程系研究生Chien-Sheng Liao、程继新教授及同事们，改进这一技术使得不再需要光谱仪来收集散射光子，从而以秒而非分钟级来生成图像。美国国家标准与技术研究所的Marcus Cicerone说：“关键的进展在于可以光谱分辨率来收集信号光子。”

利用这一新方法，研究人员能够追踪涂在活体小鼠皮肤（表皮和皮脂层）上局部维生素E的散布。他们还检测了乳腺癌组织活检样本内的脂肪、纤维化和细胞核。

目前为止，生成的图像为暴露组织的表面，研究人员现正在致力构建出组织内部更深层的三维图像。程继新教授认为，一个潜在的应用是在手术切除肿瘤过程中定位肿瘤细胞。通过更快速的成像，外科医生可以在手术室检测肿瘤边缘，由此避免了需要其他手术来切除另外的肿瘤细胞。而根据Boppart所说，另一个应用就是追踪药物在组织内的分布。

Boppart说，采集图像、加工及显示的速度均得到了提高。“生成一个图像仍然需要一分多钟。如果用于手术中成像进一步改善时间控制非常重要，且要使得它更具用户友好性。现在，它还需要光学专家来进行操作。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

C.S. Liao et al., “Spectrometer-free vibrational imaging by retrieving stimulated Raman signal from highly scattered photons,” Science Advances, doi:10.1126/sciadv.1500738, 2015.

作者简介：

程继新教授

中国科学技术大学本科、博士毕业，分别于2003-2009年任美国普渡大学威尔顿学院生物医学及化学系助理教授，2009-2013年任美国普渡大学威尔顿学院生物医学及化学系副教授，2013至今任美国普渡大学威尔顿学院生物医学及化学系教授。现任生物物理学会、生物医学工程学会、美国光学学会、美国化学学会、美国物理学会、神经科学学会等会员，普渡大学癌症研究中心成员；兼任多本国际期刊编委。

主要从事无标记分子成像技术和新型纳米技术的生物医学应用，做出国际领先的、开创性的学术成果。程教授发表SCI论文150多篇，其中包括近5年在Cell Metabolism，Nature Photonics和Nature Nanotechnology等高水平期刊发表论文10余篇，总引用次数超过9000次，H-因子达到45，曾获得多项荣誉，包括美国医学与生物工程院会士(AIMBE Fellow)、中国科学院杰出青年科学家、普渡大学Faculty Scholar等。