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胞在體內(nèi)移動的方法。

雙比值法漫反射體內(nèi)流式細胞術(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)細胞大小及DNA含量的信息。在流式細胞術(shù)中，被熒光標(biāo)記的細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)腫瘤細胞，按照流式細胞術(shù)原理，用激光直接照射人體動脈，任一被標(biāo)記的細胞將被誘導(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)流式細胞術(shù)（Diffuse in vivo Flow Cytometry，DiFC）。

然而，在實踐中，漫反射體內(nèi)流式細胞術(shù)的性能和所能達到的體內(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胞，使用人造組織模擬流動影像進行了雙比值法漫反射體內(nèi)流式細胞術(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)流式細胞術(shù)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的漫反射體內(nèi)流式細胞術(shù)。”

“然而，正如在小鼠身上進行的實驗所表明的那樣，皮膚中的自發(fā)熒光通常遠高于皮下肌肉，這意味著在大多數(shù)情況下，雙比值法漫反射體內(nèi)流式細胞術(shù)可能比標(biāo)準(zhǔn)的漫反射體內(nèi)流式細胞術(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)腫瘤細胞。而其它有參考價值的細胞類型和分子也可能最終以相同的方式進行識別。

審核編輯：劉清